Bliksembeveiliging van bovengrondse hoogspanningslijnen

Een bovengrondse hoogspanningslijn is het langste element van het elektrische systeem. Het is ook het meest voorkomende element van het systeem en wordt het vaakst getroffen door bliksem. Statistieken over ongevallen met elektriciteitssystemen tonen aan dat 75-80% van de nooduitval van bovengrondse hoogspanningslijnen verband houdt met bliksemuitval.

Fysica van bliksemontlading

Bliksem - een soort gasontlading met een zeer lange vonklengte. De totale lengte van het bliksemkanaal bereikt enkele kilometers en een aanzienlijk deel van dit kanaal bevindt zich in de onweerswolk.

Om een ​​onweersbui te laten ontstaan, zijn er ten eerste sterke opwaartse luchtstromen en ten tweede de nodige luchtvochtigheid in het gebied van onweersbuien.

Opwaartse stromingen treden op als gevolg van verwarming van luchtlagen grenzend aan het aardoppervlak en thermisch geïnduceerde warmte-uitwisseling van deze lagen met koelere lucht op grote hoogte.

In de wolk worden verschillende opeenhopingen van ladingen gevormd, geïsoleerd van elkaar (in het onderste deel van de wolk hopen zich ladingen met negatieve polariteit op), bliksem is meestal meervoudig, d.w.z. bestaat uit verschillende afzonderlijke ontladingen die zich langs hetzelfde pad ontwikkelen.

Het exacte mechanisme van ladingsscheiding in een onweerswolk is nog grotendeels onduidelijk. Waarnemingen tonen echter aan dat de ladingsscheiding samenvalt met het bevriezen van waterdruppeltjes in een wolk.

Het toegestane aantal onderbrekingen van bovengrondse hoogspanningslijnen als gevolg van bliksem

Uit het haalbaarheidsonderzoek blijkt dat het onmogelijk is om bovengrondse hoogspanningslijnen absoluut bliksemveilig te maken... We moeten er bewust van uitgaan dat bovengrondse hoogspanningslijnen een beperkt aantal keren per jaar worden stilgelegd. De taak van bliksembeveiliging van hoogspanningslijnen is het minimaliseren van het aantal bliksemonderbrekingen.

Het toegestane aantal opschortingen van bovengrondse hoogspanningslijnen per jaar en extra uitschakeling wordt bepaald door de voorwaarden:

a) betrouwbare stroomvoorziening voor consumenten,

b) betrouwbare werking van schakelaars die naar bovengrondse hoogspanningslijnen reizen en wordt berekend met de formule:

waarbij naadditional — het aantal toegestane onderbrekingen in de stroomvoorziening op de lijn per jaar nadd ≤ 0,1 bij afwezigheid van redundantie en nadd ≤ 1 indien redundant beschikbaar is), β — APV succespercentage gelijk aan 0,8-0,9 voor lijnen 110 kV en hoger op steunen van metaal en gewapend beton.

Automatische hersluiter (AR) kan de lijn in bedrijf houden, aangezien gevallen van isolatiefouten van boogvormige ondersteuningen vrij zeldzaam zijn. In dit geval gaat de blikseminslag niet gepaard met een stroomstoring.Als de automatische heraansluiting mislukt, zal de stroomlijn volledig worden uitgeschakeld.

Opgemerkt moet worden dat het frequente gebruik van automatische herinschakeling de werking van stroomonderbrekers bemoeilijkt, die in dit geval een buitengewone revisie vereisen. Op basis hiervan is het toegestaan ​​om een ​​extra uitschakeling = 1 - 4 te hebben, afhankelijk van het type schakelaars. Voor kritieke lijnen zou dit aantal ritten moeten worden verminderd.

Geschat aantal blikseminslagen op bovengrondse hoogspanningslijnen

Het verwachte aantal bliksemstoringen op de lijn wordt met name bepaald door de intensiteit van de bliksemactiviteit in het gebied van het lijntracé. Op basis van de gemiddelde cijfers wordt algemeen aangenomen dat er 0,067 blikseminslagen plaatsvinden op 1 km van het aardoppervlak in één onweersuur... Gegeven dat de lijn alle inslagen verzamelt van een strook met een breedte van 6h (h is de gemiddelde hoogte van een kabelophanging of kabel), is het aantal N blikseminslagen op een lijn van lengte l per jaar

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3 ,

waarbij n het aantal onweersuren per jaar is.

Het aantal overlappingen in de isolatie van bovengrondse hoogspanningslijnen wordt bepaald door de formule

ntape = n NS Pdoek,

waarbij Pln — de kans op overlapping van de lijnisolatie bij een gegeven bliksemstroom.

Niet elke overlap van impulsisolatie gaat gepaard met een lijnonderbreking, aangezien trippen de doorgang van een impulsboog naar de voedingsboog vereist. De overgangskans hangt van veel factoren af, en in technische berekeningen is het gebruikelijk om deze te bepalen door de gradiënt van de bedrijfsspanning langs het overlappingspad EСр = Urob / Lband, kV / m.

Voor lijnen op houten steunen met lange luchtspleten wordt de waarschijnlijkheid van het overschakelen naar een gepulseerde boog h bepaald door de formule

Voor leidingen op steunen van metaal en gewapend beton, h = 0,7 voor lijnspanning tot 220 kV en h = 1,0 voor nominale spanning 330 kV en meer.

Door de nlent te vermenigvuldigen met een factor η, is het mogelijk om het verwachte aantal blikseminslagen op de lijn per jaar te berekenen

In de technische praktijk wordt meestal het specifieke aantal lijnonderbrekingen nAantal onderbrekingen per 100 km lijn die door een gebied gaat met 30 uur onweer per jaar gebruikt:

Om het aantal blikseminslagen op de lijn te verminderen, kunt u:

• het verminderen van de kans op isolatie-overlapping tijdens blikseminslag, wat meestal wordt bereikt op bovengrondse hoogspanningslijnen met metalen steunen door bliksemafleiders op te hangen aan de rijdraad en door lage impulsaardingsweerstand van steunen en kabels te bieden,

• breid het overlappingspad uit met een lage bedrijfsspanningsgradiënt, waardoor de coëfficiënt h van de overgang van impulsboog naar vermogensboog wordt verminderd. Dit laatste wordt uitgevoerd op bovengrondse hoogspanningslijnen met houten steunen.

Effect van bliksembeveiligingsprestaties

Bovengrondse hoogspanningsleidingen op metalen (gewapend beton) steunen zonder aarddraad.

Wanneer de draad wordt geraakt op het punt van impact, wordt een weerstand ingeschakeld die gelijk is aan de helft van de karakteristieke impedantie van de Z-draad.