زيادة الجهد الجوي في الشبكات الكهربائية

يُطلق على الجهد المفاجئ على المدى القصير ارتفاعًا إلى قيمة تشكل خطورة على عزل التركيبات الكهربائية الجهد الزائد... حسب أصلها ، فإن الجهد الزائد من نوعين: خارجي (جوي) وداخلي (تبديل).

تنشأ الارتفاعات المفاجئة في الغلاف الجوي من ضربات الصواعق المباشرة في التركيبات الكهربائية أو من الصواعق في المنطقة المجاورة مباشرة. تمثل الفولتية الزائدة في الغلاف الجوي أكبر خطر على التركيبات الكهربائية ، كما هو الحال مع التأثيرات المباشرة برق يمكن أن تصل إلى 1،000،000 فولت ، مع تيار البرق يصل إلى 200 كيلو أمبير. لا تعتمد على قيمة الجهد الاسمي للتركيبات الكهربائية. إنها خطيرة بشكل خاص بالنسبة للتركيبات ذات الجهد المنخفض ، حيث أن المسافات بين الأجزاء الحية ومستوى العزل في هذه التركيبات أقل منها في الفولتية العالية.

تنقسم الفولتية الزائدة في الغلاف الجوي إلى ضربات صاعقة مستحثة ومباشرة. يحدث الأول أثناء تفريغ البرق بالقرب من أحد التركيبات الكهربائية ، على سبيل المثال محطة فرعية أو خط كهرباء.يتم إنشاء الارتفاع المفاجئ من خلال التأثير الاستقرائي لسحب رعد مشحون بإمكانية عالية جدًا (عدة ملايين فولت).

في حالة حدوث ضربة صاعقة مباشرة ، بالإضافة إلى التأثير الكهرومغناطيسي الذي يتسبب في زيادة الجهد ، لوحظ أيضًا تلف ميكانيكي ، على سبيل المثال انقسام الأعمدة الخشبية أو عوارض خطوط الطاقة العلوية.

الارتفاعات المستحثة في حدود 100 كيلو فولت ، وهي أقل بكثير من الارتفاع المفاجئ الناتج عن ضربة صاعقة مباشرة. وهي تتكاثر على طول موصلات الخطوط العلوية بعد التفريغ في شكل موجات زائلة.

تتكون الصاعقة في معظم الحالات من سلسلة من النبضات الفردية التي تتبع بعضها البعض. التفريغ الكامل يستمر لعشر من الثانية ، والنبضات الفردية لها فترات عشرات من الميكروثانية لكل منها. يمكن أن يكون عدد النبضات الفردية أثناء الصاعقة من 1 إلى 40.

حماية التركيبات الكهربائية من الجهد الزائد الجوي

وقد لوحظ أعلاه أن الفولتية الزائدة في الغلاف الجوي يمكن أن تصل إلى عدة ملايين فولت. لا يمكن لعزل التركيبات الكهربائية أن يتحمل مستويات الجهد هذه ، لذا فهو يحتاج إلى حماية إضافية ضد التلف. تمنع هذه العوامل إتلاف المعدات الكهربائية ويجب استخدامها في التركيبات الكهربائية لزيادة إمدادات الطاقة غير المنقطعة للمستهلكين ولحماية الأشخاص والحيوانات.

يجب إيلاء اهتمام خاص للحماية المفاجئة للخطوط الهوائية 10 و 0.4 كيلوفولت ، وكذلك المحطات الفرعية للمستهلكين الموجودة في المناطق الريفية.

يمكن أن تكون الحرائق نتيجة خطيرة للجهد الزائد ، خاصة بسبب الصواعق المباشرة. لذلك ، يتم إيلاء الاهتمام الأكبر لتنظيم حماية عمل صحيحة وموثوقة ضد الجهد الزائد في الغلاف الجوي (أو الحماية من الصواعق).

تشمل مشكلة الحماية من الصواعق تدابير لحماية العناصر الفردية للتركيبات الكهربائية من الصواعق المباشرة ، وعزل الآلات والأجهزة الكهربائية من التلف ، من النبضات التي تمر من خط موجات الاندفاع. تتلخص هذه الإجراءات في تركيب الأجهزة والأجهزة الواقية التي تحول نبضة (موجة) من اندفاع إلى الأرض قبل أن تصل الموجة إلى أي عنصر حاسم في التثبيت وتعطله.

لذلك ، فإن الجزء الرئيسي من جميع أجهزة الحماية هو مفاتيح التأريض. يجب أن تتحقق وفقًا لـ PUE وتوفير تفريغ موثوق للشحنة على الأرض.

تستخدم مانعات الصواعق ، مانعات الصواعق وموانع الشرارة كمعدات حماية أولية ضد الجهد الزائد في الغلاف الجوي.

تعمل قضبان الصواعق على توجيه التفريغ الجوي تجاه نفسها ، مما يؤدي إلى إبعادها عن الأجزاء الحاملة الحالية للتركيب. لحماية الأجسام المركزة (على سبيل المثال ، المحطات الفرعية أو الهياكل الأخرى) ، يتم استخدام قضبان الصواعق ، ولحماية الأشياء الممتدة (على سبيل المثال ، أسلاك الخطوط العلوية) ، يتم استخدام قضبان الصواعق ذات الأسلاك المتلامسة. لتصريف الشحنة في الأرض ، يتم استخدام مانعات الصواعق يتم تركيبها والشموع.

للحماية من الصواعق لمولدات المحطة والمحولات ، يتم توفير مجموعة من الوسائل للحماية من ضربات الصواعق المباشرة وموجات الارتفاع المتساقطة من الخط.

يتم توفير الحماية ضد الصواعق المباشرة بواسطة قضبان الصواعق وملامسة الصواعق عند اقتراب الخط العلوي من المحطة أو المحطة الفرعية. المولدات محمية من الموجات المتساقطة من الخط مع محددات تحد من اتساع الموجة إلى قيمة لا تشكل خطورة على عزل آلة كهربائية.

لا ينصح بتوصيل المولدات الكبيرة مباشرة بخطوط الطاقة الصادرة. بالنسبة للمحطات الصغيرة التي تزود المستهلكين بالكهرباء بجهد المولد ، يكون هذا الاتصال ممكنًا مع التثبيت الإضافي لمحددات خاصة ذات خصائص محسنة للمولد.

إذا كانت المولدات متصلة مباشرة بمحولات الصعود ، أي وفقًا لمخطط كتلة محول المولد ، فإنها لا تتطلب تدابير حماية خاصة ضد الجهد الزائد البولي.

لا تتطلب الخطوط العلوية بجهد 6-35 كيلو فولت ، المصنوعة على أعمدة خشبية ، حماية خاصة من زيادة التيار. يتم توفير مقاومة الصواعق لعزلها من خلال خصائص العزل للخشب. من المهم هنا فقط الحفاظ على مسافات العزل الدنيا التالية بين الأسلاك (في الخشب): 0.75 متر للجهد 6-10 ، 1.5 متر للجهد 20 و 3 متر للجهد 35 كيلو فولت.

الأجزاء الفردية من الخطوط العلوية ذات العزل الضعيف (على سبيل المثال ، استخدام الدعامات المعدنية أو الخرسانة المسلحة ، وربط الخط العلوي بكابل ، وما إلى ذلك) محمية بواسطة مانعات أو فجوات شرارة (عند التيارات المنخفضة) (انظر - قيود الأنابيب و محددات الصمام). يجب ألا تزيد مقاومة أجهزة التأريض لهذه الأجهزة عن 10 أوم.

يتم تثبيت المحددات وفجوات الشرارة على دعامات خطين علويين يتقاطعان مع بعضهما البعض أو عند تقاطع خط طاقة علوي مع خط اتصال. يجب ألا تزيد مقاومة أجهزة التأريض هنا عن 15 أوم. يجب أن تكون منحدرات التأريض للدعامات متصلة بمسامير ، ويجب أن يكون المقطع العرضي لها 25 مم 2 على الأقل.

من أجل استعادة الطاقة فوق الخط العلوي بعد أخطاء البرق العابرة السريعة ، يتم استخدام أجهزة إعادة الإغلاق التلقائي (إعادة الإغلاق التلقائي) للخطوط. مع التشغيل الناجح لأجهزة إعادة الإغلاق التلقائية كجهاز حماية من الصواعق ، لن يشعر المستخدمون بانقطاع التيار الكهربائي لن يزيد عن 0.2 ثانية ، ولن يتم إزعاج تشغيلهم العادي.

الغدد الكبلية محمية عند كلا الطرفين مع توقف.

يتم تنفيذ حماية شبكات المستهلك بجهد 0.38 / 0.22 كيلو فولت بعناية خاصة. هذه الشبكات عادة ما تكون جوية وتصميمها أكثر عرضة للارتفاعات الجوية لأنها ترتفع فوق جميع الهياكل الأخرى وتمر عبر مناطق مفتوحة.

تم تجهيز شبكات الجهد المنخفض بأجهزة حماية من الصواعق تعمل على تحويل تيارات التفريغ النبضي إلى الأرض. هذا يسمح لك بحماية الناس والحيوانات ، ومنع الحرائق التي تسببها الصواعق واختراقها في الأسلاك الكهربائية الداخلية.

في الشبكات ذات الجهد المنخفض ، يتم توفير وصلات إلى تأريض الحماية من الصواعق للخطافات أو المسامير للعوازل لجميع موصلات الطور والموصل المحايد.

يتم توفير التأريض أيضًا على الدعامات ذات الصنابير السلكية للمنازل أو مباشرة عند مداخل المباني. يجب ألا تتجاوز مقاومة جهاز التأريض الوقائي 30 أوم.

في المحطات الفرعية للمستهلكين بجهد 10 / 0.4 كيلوفولت ، يجب حماية ملفات الجهد المنخفض المتصلة بالخطوط الهوائية بواسطة مانعات. يتم تثبيتها في أقرب مكان ممكن من المحول ومتصلة بدائرة الأرض المشتركة للمحطات الفرعية. عندما تكون قوة المحول 630 كيلو فولت أمبير وأكثر ، يتم عمل تأريضين وقائين إضافيين على طول الخطوط الممتدة منه - على بعد 50 و 100 متر من المحطة الفرعية بقيمة المقاومة المحددة.