Atmosfærisk overspenning i elektriske nettverk

Plutselig kortsiktig spenning stiger til en verdi som er farlig for isolasjonen til en elektrisk installasjon kalles overspenning... Ved sin opprinnelse er overspenninger av to typer: ekstern (atmosfærisk) og intern (svitsjing).

Atmosfæriske overspenninger oppstår ved direkte lynnedslag i en elektrisk installasjon eller fra lynnedslag i dens umiddelbare nærhet. Atmosfæriske overspenninger representerer den største faren for en elektrisk installasjon, som ved direkte påvirkninger lyn de kan nå 1 000 000 V, med en lynstrøm på opptil 200 kA. De avhenger ikke av verdien av den nominelle spenningen til den elektriske installasjonen. De er spesielt farlige for installasjoner med lav spenning, siden i disse installasjonene er avstandene mellom spenningsførende deler og isolasjonsnivået lavere enn i høyspenninger.

Atmosfæriske overspenninger er delt inn i induserte og direkte lynnedslag. Den første skjer under et lynutladning nær en elektrisk installasjon, for eksempel en transformatorstasjon eller kraftledning.Overspenningen genereres av den induktive effekten av en tordensky ladet til et veldig høyt potensial (flere millioner volt).

Ved direkte lynnedslag observeres i tillegg til at den elektromagnetiske virkningen forårsaker overspenning også mekaniske skader, for eksempel oppdeling av trestolper eller luftledningssviller.

De induserte overspenningene er i størrelsesorden 100 kV, som er betydelig mindre enn overspenningen forårsaket av et direkte lynnedslag. De forplanter seg langs luftledningslederne etter utslippet i form av flyktige bølger.

Et lynnedslag består i de fleste tilfeller av en serie individuelle pulser som følger hverandre. Hele utladningen varer i tideler av et sekund, og de enkelte pulsene har varighet på titalls mikrosekunder hver. Antall individuelle pulser under et lynnedslag kan være fra 1 til 40.

Beskyttelse av elektriske installasjoner mot atmosfærisk overspenning

Det ble bemerket ovenfor at atmosfæriske overspenninger kan nå flere millioner volt. Isolasjonen til elektriske installasjoner tåler ikke slike spenningsnivåer, så den trenger ekstra beskyttelse mot skade. Disse midlene forhindrer skade på elektrisk utstyr og bør brukes i elektriske installasjoner både for å øke den uavbrutt strømforsyningen til forbrukere og for å beskytte mennesker og dyr.

Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot overspenningsvern av 10 og 0,4 kV luftledninger, samt forbrukerstasjoner lokalisert i landlige områder.

Branner kan være en alvorlig konsekvens av overspenning, spesielt på grunn av direkte lynnedslag. Derfor gis den mest alvorlige oppmerksomheten til organiseringen av en korrekt og pålitelig fungerende beskyttelse mot atmosfærisk overspenning (eller lynbeskyttelse).

Problemet med lynbeskyttelse inkluderer tiltak for å beskytte individuelle elementer i elektriske installasjoner fra direkte lynnedslag, isolering av elektriske maskiner og enheter fra skade, fra impulser som passerer fra bølgelinjen. Disse tiltakene koker ned til installasjon av beskyttelsesenheter og enheter som avleder en impuls (bølge) fra en bølge ned i bakken før bølgen når et kritisk element i installasjonen og deaktiverer den.

Derfor er hoveddelen av alle beskyttelsesenheter jordingsbrytere. De må oppfylles i henhold til PUE og gi pålitelig utslipp av ladningen til bakken.

Lynavledere, avledere og gnistfangere brukes som primært verneutstyr mot atmosfærisk overspenning.

Lynavlederne retter den atmosfæriske utladningen mot seg selv, og tar den bort fra de strømførende delene av installasjonen. For å beskytte konsentrerte gjenstander (for eksempel understasjoner eller andre konstruksjoner) brukes lynavledere, og for å beskytte forlengede (for eksempel luftledningsledninger) brukes lynavledere for kontakttråd For å drenere ladningen ned i bakken, avledere er installert og stearinlys.

For lynbeskyttelse av stasjonsgeneratorer og transformatorer er det gitt et sett med midler for både beskyttelse mot direkte lynnedslag og overspenningsbølger som faller fra linjen.

Beskyttelse mot direkte lynnedslag er gitt av lynavledere og kontaktlyn ved tilnærmingene til luftledningen til stasjonen eller transformatorstasjonen. Generatorer er beskyttet mot bølger som faller fra linjen med begrensere som begrenser amplituden til bølgen til en verdi som ikke er farlig for isolasjonen til en elektrisk maskin.

Store generatorer anbefales ikke å kobles direkte til utgående kraftledninger. For små stasjoner som leverer strøm til forbrukere ved generatorspenning, er en slik tilkobling mulig med tilleggsinstallasjon av spesielle begrensere med forbedrede egenskaper til generatoren.

Hvis generatorene er koblet direkte til opptrappingstransformatorene, det vil si i henhold til generator-transformatorblokkskjemaet, krever de ikke spesielle beskyttelsestiltak mot polyoverspenning.

Luftledninger med en spenning på 6 — 35 kV, laget på trestolper, krever ikke spesiell overspenningsvern. Lynmotstanden til isolasjonen deres er gitt av treets isolerende egenskaper. Her er det kun viktig å opprettholde følgende minimumsisolasjonsavstander mellom ledninger (i tre): 0,75 m for spenninger 6-10, 1,5 m for spenning 20 og 3 m for spenning 35 kV.

Individuelle seksjoner av luftledninger med svekket isolasjon (for eksempel ved bruk av metall- eller armert betongstøtter, tilkobling av luftledningen med en kabel, etc.) er beskyttet av avledere eller gnistgap (ved lave strømmer) (se — Rørbegrensninger og Ventilbegrensere). Motstanden til jordingsenhetene til disse enhetene bør ikke være mer enn 10 ohm.

Begrensere og gnistgap er installert på støttene til to luftledninger som krysser hverandre eller i skjæringspunktet mellom en luftledning og en kommunikasjonslinje. Motstanden til jordingsenhetene her bør ikke være høyere enn 15 ohm. Jordingsbakkene til støttene må ha en boltet forbindelse, og deres tverrsnitt må være minst 25 mm2.

For å gjenopprette strømmen over luftledningen etter raske forbigående lynfeil, benyttes automatiske gjenlukkingsanordninger (automatisk gjenlukking) av linjene. Med vellykket drift av automatiske gjenlukkere som lynbeskyttelsesenhet, vil brukerne ikke føle et strømbrudd som ikke vil være mer enn 0,2 s, og deres normale drift vil ikke bli forstyrret.

Kabelgjennomføringene er beskyttet i begge ender med stoppere.

Beskyttelsen av forbrukernettverk med en spenning på 0,38 / 0,22 kV utføres spesielt nøye. Disse nettverkene er vanligvis luftbaserte og deres utforming er mest utsatt for atmosfæriske bølger når de hever seg over alle andre strukturer og passerer gjennom åpne områder.

Lavspentnett er utstyrt med lynbeskyttelsesanordninger som avleder impulsutladningsstrømmer til jord. Dette lar deg beskytte mennesker og dyr, forhindre branner forårsaket av lyn og deres penetrasjon i interne elektriske ledninger.

I lavspentnettverk er tilkoblinger til lynbeskyttelsesjording gitt for kroker eller pinner av isolatorer til alle faseledere og nøytrallederen.

Det gis også jording på støtter med wirekraner til hus eller direkte ved innganger til bygninger. Motstanden til den beskyttende jordingsanordningen må ikke overstige 30 ohm.

I 10 / 0,4 kV forbrukerstasjoner skal lavspentviklinger koblet til luftledninger beskyttes av avledere. De er installert så nær transformatoren som mulig og kobles til den felles jordkretsen til transformatorstasjonene. Når kraften til transformatoren er 630 kVA og mer, lages ytterligere to beskyttende jordinger langs linjene som strekker seg fra den - 50 og 100 m fra transformatorstasjonen med den spesifiserte motstandsverdien.