الحماية من الصواعق لخطوط الطاقة الكهربائية العلوية

خط الطاقة العلوي هو أطول عنصر في النظام الكهربائي. إنه أيضًا العنصر الأكثر شيوعًا في النظام وغالبًا ما يصيبه البرق. تُظهر إحصائيات حوادث نظام الطاقة أن 75-80٪ من حالات الانقطاع الطارئ لخط الطاقة الكهربائية تتعلق بانقطاع الصواعق.

فيزياء تصريف البرق

البرق - نوع من تصريف الغاز بطول شرارة طويل جدًا. يبلغ الطول الإجمالي لقناة البرق عدة كيلومترات ، ويقع جزء كبير من هذه القناة داخل السحب الرعدية.

لحدوث عاصفة رعدية ، أولاً ، تيار صاعد قوي ، وثانيًا ، رطوبة الهواء اللازمة في منطقة العواصف الرعدية.

تحدث التحديثات بسبب تسخين طبقات الهواء المجاورة لسطح الأرض والتبادل الحراري الناتج عن الحرارة لهذه الطبقات مع الهواء البارد على ارتفاعات عالية.

في السحابة ، تتشكل عدة تراكمات من الشحنات ، معزولة عن بعضها البعض (في الجزء السفلي من السحابة ، تتراكم شحنات القطبية السالبة) ، وعادة ما يكون البرق متعددًا ، أي. يتكون من عدة تصريفات مفردة تتطور على نفس المسار.

لا تزال الآلية الدقيقة لفصل الشحنات في السحب الرعدية غير واضحة إلى حد كبير. ومع ذلك ، تظهر الملاحظات أن فصل الشحنة يتزامن مع تجمد قطرات الماء في السحابة.

العدد المسموح به لانقطاعات خطوط الطاقة الكهربائية العلوية نتيجة البرق

تظهر دراسة الجدوى أنه من المستحيل جعل خطوط الكهرباء العلوية مقاومة تمامًا للصواعق ... يجب أن نفترض عمداً أن خطوط الطاقة الكهربائية العلوية سيتم إغلاقها لعدد محدود من المرات في السنة. تتمثل مهمة الحماية من الصواعق لخطوط الطاقة في تقليل عدد حالات انقطاع الصواعق.

يتم تحديد العدد المسموح به لتعليق خطوط الطاقة الكهربائية العلوية سنويًا والإغلاق الإضافي وفقًا للشروط التالية:

أ) مصدر طاقة موثوق للمستهلكين ،

ب) التشغيل الموثوق به للمفاتيح التي تنتقل إلى خطوط الطاقة الكهربائية العلوية وتحسب بالصيغة التالية:

حيث nadditional - عدد الانقطاعات المسموح بها في مصدر الطاقة على الخط سنويًا nadd ≤ 0.1 في حالة عدم وجود التكرار و nadd ≤ 1 إذا كان هناك فائض عن الحاجة) ، β - معدل نجاح APV يساوي 0.8-0.9 للخطوط 110 كيلو فولت و أعلى على دعامات المعدن والخرسانة المسلحة.

يمكن أن يحافظ جهاز إعادة الإغلاق التلقائي (AR) على تشغيل الخط لأن حالات فشل عزل دعامات الانحناء نادرة جدًا. في هذه الحالة ، لن يقترن الصاعقة بانقطاع التيار الكهربائي.في حالة فشل إعادة الاتصال التلقائي ، سيحدث إغلاق كامل لخط الكهرباء.

وتجدر الإشارة إلى أن الاستخدام المتكرر لإعادة الإغلاق التلقائي يعقد تشغيل قواطع الدائرة ، والتي تتطلب في هذه الحالة مراجعة غير عادية. بناءً على ذلك ، يُسمح بإغلاق إضافي = 1-4 اعتمادًا على نوع المفاتيح. بالنسبة للخطوط الحرجة ، يجب تقليل هذا العدد من الرحلات.

العدد المقدر لضربات الصواعق على خطوط الكهرباء العلوية

يتم تحديد العدد المتوقع لانقطاعات الصواعق على الخط بشكل أساسي من خلال شدة نشاط البرق في منطقة مسار الخط. استنادًا إلى متوسط ​​الأرقام ، من المقبول عمومًا أن 0.067 ضربة صاعقة تحدث على بعد كيلومتر واحد من سطح الأرض في ساعة عاصفة رعدية واحدة ... بالنظر إلى أن الخط يجمع كل الضربات من شريط عرضه 6 ساعات (h هو متوسط ​​ارتفاع a كابل التعليق أو الكبل) ، عدد ضربات البرق N على خط الطول l في السنة هو

N = 0.067 × n × 6h × l × 10-3 ،

حيث n هو عدد ساعات العواصف الرعدية في السنة.

يتم تحديد عدد التداخلات في عزل خطوط الطاقة الكهربائية العلوية بواسطة الصيغة

ntape = n NS Pcloth ،

حيث Pln - احتمال تداخل عزل الخط عند تيار صاعقة معين.

ليس كل تداخل في عزل النبضات مصحوبًا بإغلاق الخط ، لأن التعثر يتطلب مرور قوس اندفاعي إلى قوس الإمداد. يعتمد احتمال الانتقال على العديد من العوامل ، وفي الحسابات الهندسية من المعتاد تحديده من خلال انحدار جهد التشغيل على طول مسار التداخل EСр = Urob / Lband، kV / m.

بالنسبة للخطوط الموجودة على الدعامات الخشبية ذات الفجوات الهوائية الطويلة ، يتم تحديد احتمالية التحول إلى القوس النبضي h بواسطة الصيغة

بالنسبة للخطوط على دعامات المعدن والخرسانة المسلحة ، h = 0.7 لخط الجهد حتى 220 كيلو فولت و h = 1.0 للجهد الاسمي 330 كيلو فولت وأكثر.

بضرب nlent بعامل η ، من الممكن حساب العدد المتوقع من ضربات الصواعق على الخط سنويًا

في الممارسة الهندسية ، يتم عادةً استخدام العدد المحدد لفواصل الأسطر n عدد الفواصل لكل 100 كيلومتر من الخط الذي يمر عبر منطقة بها 30 ساعة من العواصف الرعدية سنويًا:

لتقليل عدد ضربات البرق على الخط ، يمكنك:

• تقليل احتمالية تداخل العزل أثناء ضربات الصواعق ، والتي تتحقق عادةً على خطوط الطاقة العلوية ذات الدعامات المعدنية عن طريق تعليق قضبان الصواعق من سلك التلامس ومن خلال توفير مقاومة تأريض منخفضة الدفع للدعامات والكابلات ،

• قم بتمديد مسار التداخل بتدرج جهد تشغيل منخفض ، مما يقلل المعامل h لقوس النبض إلى انتقال قوس الطاقة. يتم تنفيذ هذا الأخير على خطوط الطاقة العلوية مع دعامات خشبية.

تأثير أداء الحماية من الصواعق

خطوط الطاقة العلوية على دعامات معدنية (خرسانة مسلحة) بدون سلك أرضي.

عندما يتم ضرب السلك عند نقطة التأثير ، يتم تشغيل مقاومة تساوي نصف الممانعة المميزة للسلك Z.