Молния ударила в столбы линий электропередачи
По сути, все опоры ВН и трансформаторов имеют защитное заземление и нет необходимости в дополнительном заземлении для молний. Когда молния ударяет в столб, ток молнии течет в землю через столб и заземление. В зависимости от сопротивления заземления столба на столбе возникает очень высокое напряжение. Это результирующее напряжение называется импульсным напряжением, и когда оно достигает значения, превышающего 170 кВ, что является ударопрочным напряжением высоковольтных изоляторов, они отскакивают назад (отскакивают) и перескакивают с полюса на проводники, вызывая повреждение изоляторов в процесс. По этой причине сопротивление заземления полюсов необходимо уменьшить до значения, которое предотвратит этот отскок. При прохождении тока молнии через заземляющее устройство, если напряжение, возникающее при ударе, меньше импульсного скачка напряжения изоляторов, применяемых в воздушных линиях, отскока напряжения (отдачи) через изоляторы не будет. С учетом этого необходимо организовать заземляющее устройство.
Молния ударяет в проводники линий электропередачи
При попадании молнии в провода линии ток удара молнии разделяется на две части и движется в виде волн, распространяющихся в обоих направлениях линии со скоростью света (v=300 м/мкс). Бегущие волны приводят к образованию перенапряжений, амплитуды которых могут в несколько раз превышать рабочее напряжение, в зависимости от событий, вызывающих их возникновение, и структуры сети. Импульсный ток молнии, достигающий трансформаторов высокого/низкого напряжения, течет на землю через расположенные там разрядники. Когда импульсный ток молнии превышает значение тока, которое может выдержать ограничитель перенапряжения, это приводит к повреждению разрядника. Отсутствие ограничителя перенапряжения может вызвать динамическое и электрическое напряжение в обмотках высокого напряжения трансформатора, что приведет к повреждению и отключению трансформаторов. Перенапряжение, возникающее в обмотках ВН, также переходит на сторону НН и оттуда распространяется на сеть НН.
Еще одна проблема, о которой следует знать, — это задержка срабатывания рупоров дуги. Учитывая скорость распространения бегущих волн (со скоростью света в воздушных линиях связи) и особенно крутизну фронта грозовых импульсных напряжений, кажется, что дуговые рупоры будут недостаточны для безопасной защиты таких устройств, как распределительные трансформаторы.
Рупоры дуги используются, в частности, в изоляторах систем передачи, чтобы предотвратить повреждение изоляторов путем устранения дуги, которая может возникнуть в результате скачка перенапряжения с поверхности. Для гашения дуги после прохождения перенапряжения необходимо отключить рабочее напряжение и, следовательно, сетевую энергию.
Ограничители перенапряжений изготавливаются на импульсный разрядный ток 5-10 кА. В регионах с интенсивными атмосферными разрядами целесообразно выбирать разрядник на 10 кА (распределительные линии и подключенные к этим линиям ВН кабели, распределительные трансформаторы село-район-город), а в местах, где токи молнии возникают редко, разрядник на 5 кА. Уместно.
Молниезащита линий электропередачи
Поверх энергонесущих проводов и опор ЛЭП должен быть предусмотрен молниезащитный проводник. При попадании молнии в один из столбов ЛЭП (учитывая, что среднее сопротивление столба равно 50 Ом) напряжение, падающее на столб, составляет примерно 800 кВ.
Это напряжение, возникающее на полюсе, вызывает скачок на фазовую линию через изоляторы. Это скачкообразное напряжение повреждает системы, питающиеся энергией. Как можно понять отсюда, при заземлении ЛЭП следует следить за тем, чтобы сопротивление заземления было небольшим. Это сопротивление должно составлять максимум 10 Ом. В этом случае примерное напряжение, которое может возникнуть на столбе, составляет около 475 кВ.
В целом для защиты от молний в линиях электропередачи применяют два метода:
1) Параллельный метод защиты. В этом методе между фазой и землей помещаются материалы, которые вызывают короткое замыкание под высоким напряжением. Они состоят из параллельно соединенных газовых трубок и металлооксидных варисторов. Стопроцентной защиты нельзя достичь с помощью этого метода защиты, но, поскольку они легко устанавливаются на линиях и имеют невысокую цену, они часто используются.
2) Метод последовательного экранирования: Экранирующий материал подключается последовательно к фазному проводу. Внутри материала имеются элементы схемы, ограничивающие энергию молнии. Катушка, которая будет показывать высокий импеданс до частоты 1 МГц, подключается к линии электропередачи последовательно. Молния не может пройти через эту катушку и замыкается на землю. Молния, проходящая через катушку, не попадает в системы с помощью контакторов ограничения напряжения, подключенных к фазным линиям.
Критический зазор
Одним из вопросов, которому не уделяется особого внимания при установке молниезащиты, является критический зазор. Критический зазор – расстояние между токоотводом, между молниеотводом и заземлителем и другими проводниками (электроустановка, слаботочная установка, телефонная установка и т.п.).
Если этот зазор меньше определенного значения, между двумя проводниками могут возникать перенапряжения из-за индукции. Это наносит ущерб системам. Критический зазор не должен уменьшаться ниже безопасного расстояния.
Защитное заземление на объектах высокого напряжения обеспечивает защиту персонала внутри предприятия и живых существ за пределами зданий предприятия от контактного и шагового напряжения.
Назначение защитного заземления в установках высокого напряжения для защиты людей от высокого контактного напряжения;
► Для обеспечения безопасности жизнедеятельности
► Во избежание повреждения устройств
► Способность поддерживать напряжение прикосновения на уровне 50 Вольт или ниже.
► Для снижения постоянного высокого напряжения, которое может возникнуть на устройствах.
► Возможность отключения автоматических выключателей
Статическое заземление
Статический заряд, накопленный на материале, зависит от величины заряда (q) и значения емкости (C) материала. Эта ситуация выражается уравнением q = C.V. Соответственно, когда материал с низкой емкостью приобретает заряд, он заряжается относительно большим статическим напряжением, чем другие материалы. Например; пластик (из-за того, что он является материалом с низкой емкостью) при нагрузке имеет больше статической энергии, чем железо. Похожая ситуация относится и к человеческому организму.
Хотя разряд напряжения до 5 кВ не является серьезной проблемой в промышленности, существуют электронные материалы с КМОП-структурой, которые могут быть повреждены только напряжением 250 В. Если к таким электронным устройствам и материалам прикоснуться или даже приблизиться к ним без мер предосторожности, связанных с зарядом статического заряда, они могут быть повреждены или срок их службы может сократиться. Эквивалентная схема импульса электростатического разряда (ESD) заключается в том, что емкость примерно 200 пФ заряжается источником напряжения 20 кВ и внезапно разряжается через нагрузку 500 Ом. В результате может возникнуть серьезный ущерб, ремонт которого может оказаться очень дорогостоящим или привести к остановке производства на длительный срок. По этой причине на входах в помещения, где выполняются ремонтные, производственные и подобные работы, устанавливаются пластины статического разряда и системы заземления.
Объединение заземлений
Объект может иметь защитное, рабочее и молниезащитное заземление. Часть защитного и рабочего заземления может относиться к объектам низкого напряжения, а часть — к объектам высокого напряжения. Объединение этих различных систем заземления на объекте может дать некоторые преимущества, но также может нанести вред.
Наиболее важным преимуществом комбинирования заземлителей является уменьшение общего сопротивления заземления. Таким образом, можно провести заземление более экономичным способом. Кроме того, за счет комбинирования различных заземлителей предотвращаются опасные перепады напряжения между частями, подключенными к этим заземлителям.
Заключение
Молнии и перенапряжения; Он повреждает воздушные линии высокого напряжения, подземные кабели, распределительные трансформаторы, изоляторы, кабельные наконечники и низковольтные приемники. Строительство и эксплуатация объектов с учетом существования этой опасности, которая может вызвать кратковременные или долгосрочные отключения, внесет вклад в нашу национальную экономику, а также принесет качественную электроэнергию.