電網中的大氣過電壓
突然的短期電壓上升到對電氣裝置的絕緣有危險的值稱為 過電壓... 根據其來源,過電壓有兩種類型:外部(大氣)和內部(開關)。
大氣浪湧是由電氣裝置中的直接雷擊或直接附近的雷擊引起的。與直接影響一樣,大氣過電壓對電氣裝置來說是最大的危險 閃電 它們可以達到 1,000,000 V,雷電流高達 200 kA。它們不取決於電氣裝置的標稱電壓值。它們對於低壓裝置特別危險,因為在這些裝置中,帶電部件之間的距離和絕緣水平低於高壓。
大氣過電壓分為感應雷擊和直擊雷。第一種發生在電氣裝置(例如變電站或輸電線)附近發生閃電放電時。浪湧是由充電到非常高的電位(幾百萬伏特)的雷雲的感應效應產生的。
在直擊雷的情況下,除了引起過電壓的電磁作用外,還會觀察到機械損壞,例如木桿或架空電力線枕木的劈裂。
感應電湧的量級為 100 kV,遠低於直接雷擊引起的電湧。它們在放電後以倏逝波的形式沿著架空線路導體傳播。
在大多數情況下,雷擊由一系列接連不斷的單個脈衝組成。整個放電過程持續十分之一秒,每個脈衝的持續時間為幾十微秒。雷擊期間的單個脈衝數可以從 1 到 40。
保護電氣裝置免受大氣過電壓的影響
上面提到大氣過電壓可以達到幾百萬伏特。電氣裝置的絕緣不能承受這樣的電壓水平,因此需要額外的保護以防止損壞。這些試劑可防止損壞電氣設備,並應用於電氣裝置,以增加對消費者的不間斷供電並保護人和動物。
應特別注意 10 和 0.4 kV 架空線路以及位於農村地區的用戶變電站的電湧保護。
火災可能是過電壓的嚴重後果,尤其是直接雷擊。因此,最嚴重的關注是組織正確和可靠的工作保護以防止大氣過電壓(或雷電保護)。
雷電保護問題包括保護電氣裝置的各個元件免受直接雷擊、隔離電機和設備免受損壞、免受來自浪湧波線路的衝擊的措施。這些措施歸結為安裝保護裝置和裝置,這些裝置可以在電波到達安裝的任何關鍵元件並使其失效之前將電湧的脈衝(波)轉移到地面。
因此,所有保護裝置的主要部分都是接地開關。它們必須得到滿足 符合PUE 並提供可靠的電荷放電到地面。
避雷器、避雷器和火花放電器作為大氣過電壓的初級保護設備。
避雷針將大氣放電引向自身,使其遠離裝置的載流部件。為了保護集中的物體(例如,變電站或其他結構),使用棒狀避雷針,為了保護延伸的物體(例如,架空線路),使用接觸線避雷針。為了將電荷排入地下,避雷器安裝和蠟燭。
對於電站發電機和變壓器的防雷,提供了一套既能防止直擊雷又能防止從線路落下的浪湧波的裝置。
避雷針和架空線路通往車站或變電站的接觸閃電可防止直接雷擊。通過限制器將波的幅度限制在不會對電機的絕緣造成危險的值,從而保護髮電機免受來自線路的波浪的影響。
不建議將大型發電機直接連接到輸出電源線。對於以發電機電壓向消費者供電的小型電站,可以通過額外安裝具有改進發電機特性的特殊限制器來實現這種連接。
如果發電機直接連接到升壓變壓器,即根據發電機-變壓器框圖,它們不需要針對多路過電壓的特殊保護措施。
電壓為 6 — 35 kV 的木桿架空線路不需要特殊的電湧保護。它們的絕緣材料的抗雷擊性是由木材的絕緣特性提供的。此處僅重要的是保持以下電線之間的最小絕緣距離(木頭):電壓 6-10 為 0.75 m,電壓 20 為 1.5 m,電壓 35 kV 為 3 m。
絕緣薄弱的架空線的各個部分(例如,使用金屬或鋼筋混凝土支架,用電纜連接架空線等)由避雷器或火花隙(低電流)保護(見 - 管道約束 和 閥門限制器).這些設備的接地電阻不應超過10歐姆。
限制器和火花隙安裝在兩條架空線路的支架上,它們相互交叉或架空電力線與通信線路相交。此處接地裝置的電阻不應高於15歐姆。支架的接地斜面必須採用螺栓連接,其橫截面必須至少為 25 mm2。
為了在快速瞬變雷電故障後恢復架空線路上方的電力,使用了線路的自動重合閘裝置(自動重合閘)。隨著自動重合器作為防雷裝置的成功運行,用戶不會感覺到不超過0.2s的電源中斷,不會影響其正常運行。
電纜密封套的兩端都帶有止動裝置。
對電壓為 0.38 / 0.22 kV 的消費網絡進行特別小心的保護。這些網絡通常是空中的,它們的設計最容易受到大氣浪湧的影響,因為它們高於所有其他結構並穿過開闊區域。
低壓網絡配備了雷電保護裝置,可將脈衝放電電流轉移到地面。這使您可以保護人和動物,防止閃電引起的火災及其對內部電線的滲透。
在低壓電網中,所有相線和中性線的絕緣子的鉤子或針腳均設有防雷接地連接。
接地也通過電線分接頭連接到房屋或直接在建築物的入口處提供。保護接地裝置的電阻不得超過 30 歐姆。
在 10 / 0.4 kV 用戶變電站中,連接到架空線路的低壓繞組必須由避雷器保護。它們盡可能靠近變壓器安裝,並連接到變電站的公共接地電路。當變壓器的功率為630 kVA及以上時,沿其延伸的線路進行兩次額外的保護接地——在距離變電站50和100 m處具有規定的電阻值。