מתח יתר אטמוספרי ברשתות חשמל

מתח פתאומי לטווח קצר עולה לערך מסוכן לבידוד של מתקן חשמלי נקראים מתח יתר... לפי מקורם, מתחי יתר הם משני סוגים: חיצוני (אטמוספרי) ופנימי (מיתוג).

נחשולים אטמוספריים נובעים מפגיעת ברק ישירה במיתקן חשמלי או מפגיעת ברק בסביבתו הקרובה. מתחי יתר אטמוספריים מייצגים את הסכנה הגדולה ביותר עבור מתקן חשמלי, כמו עם פגיעות ישירות בָּרָק הם יכולים להגיע ל-1,000,000 וולט, עם זרם ברק של עד 200 kA. הם אינם תלויים בערך המתח הנומינלי של המתקן החשמלי. הם מסוכנים במיוחד עבור מתקני מתח נמוך יותר, שכן במתקנים אלו המרחקים בין חלקים חיים ורמת הבידוד נמוכים יותר מאשר במתחים גבוהים.

מתחי יתר אטמוספריים מחולקים לפגיעות ברק מושרה וישיר. הראשון מתרחש במהלך פריקת ברק ליד מתקן חשמלי, למשל תחנת משנה או קו מתח.הזינוק נוצר על ידי ההשפעה האינדוקטיבית של ענן רעמים שנטען לפוטנציאל גבוה מאוד (כמה מיליוני וולט).

במקרה של פגיעת ברק ישירה, בנוסף לפעולה האלקטרומגנטית הגורמת למתח יתר, נצפה גם נזק מכני, למשל פיצול עמודי עץ או אדני קווי חשמל עיליים.

הנחשולים המושרים הם בסדר גודל של 100 קילו וולט, שהוא פחות משמעותית מהגל הנגרם ממכת ברק ישירה. הם מתפשטים לאורך מוליכי הקו העילי לאחר הפריקה בצורה של גלים נעלמים.

מכת ברק ברוב המקרים מורכבת מסדרה של פולסים בודדים העוקבים זה אחר זה. הפריקה כולה נמשכת עשיריות השנייה, ולפולסים הבודדים יש משך של עשרות מיקרו-שניות כל אחד. מספר הפולסים הבודדים במהלך פגיעת ברק יכול להיות מ-1 עד 40.

הגנה על מתקני חשמל מפני מתח יתר אטמוספרי

צוין לעיל כי מתחי יתר אטמוספריים יכולים להגיע לכמה מיליוני וולט. הבידוד של מתקני חשמל אינו יכול לעמוד ברמות מתח כאלה, ולכן הוא זקוק להגנה נוספת מפני נזק. גורמים אלו מונעים נזק לציוד חשמלי ויש להשתמש בהם במתקני חשמל הן כדי להגביר את אספקת החשמל הבלתי פוסקת לצרכנים והן כדי להגן על אנשים ובעלי חיים.

יש להקדיש תשומת לב מיוחדת להגנה מפני נחשולי מתח של קווים עיליים של 10 ו-0.4 קילו וולט, כמו גם תחנות משנה לצרכן הממוקמות באזורים כפריים.

שריפות יכולות להיות תוצאה חמורה של מתח יתר, במיוחד עקב פגיעות ברק ישירות. לכן, תשומת הלב הרצינית ביותר מוקדשת לארגון של הגנה נכונה ומהימנה נגד מתח יתר אטמוספרי (או הגנה מפני ברקים).

הבעיה של הגנת ברקים כוללת אמצעים להגנה על אלמנטים בודדים של מתקנים חשמליים מפני פגיעות ברק ישירות, בידוד של מכונות חשמליות והתקנים מפני נזק, מפני דחפים העוברים מקו גלי הנחשולים. אמצעים אלו מסתכמים בהתקנה של התקני הגנה והתקנים המסיטים דחף (גל) מנחשול אל הקרקע לפני שהגל מגיע לכל אלמנט קריטי של המתקן ומשבית אותו.

לכן, החלק העיקרי של כל התקני ההגנה הם מתגי הארקה. יש למלא אותם בהתאם ל-PUE ולספק פריקה אמינה של המטען לקרקע.

בולמי ברקים, בולמי ובולמי ניצוץ משמשים כציוד הגנה ראשוני מפני מתח יתר אטמוספרי.

מוטות הברקים מכוונים את הפריקה האטמוספרית כלפי עצמם, ומרחיקים אותה מהחלקים נושאי הזרם של המתקן. כדי להגן על עצמים מרוכזים (לדוגמה, תחנות משנה או מבנים אחרים), משתמשים במוטות ברקים, וכדי להגן על אובייקטים מורחבים (למשל, חוטי קו עילי), משתמשים במוטות תיל מגע. לניקוז המטען לתוך הקרקע, מעצרים מותקנים ונרות.

להגנה מפני ברקים של גנרטורים ושנאים של תחנות, ניתנת סט אמצעים להגנה הן מפני פגיעות ברק ישירות והן מפני גלי נחשול הנופלים מהקו.

הגנה מפני פגיעות ברק ישירות ניתנת על ידי מוטות ברק וברק מגע בגישות של הקו העילי לתחנה או תחנת המשנה. גנרטורים מוגנים מפני נפילת גלים מהקו באמצעות מגבילים המגבילים את משרעת הגל לערך שאינו מסוכן לבידוד של מכונה חשמלית.

גנרטורים גדולים לא מומלץ להתחבר ישירות לקווי חשמל יוצאים. עבור תחנות קטנות המספקות חשמל לצרכנים במתח גנרטור, חיבור כזה אפשרי עם התקנה נוספת של מגבילים מיוחדים עם מאפיינים משופרים לגנרטור.

אם הגנרטורים מחוברים ישירות לשנאים המוגברים, כלומר לפי דיאגרמת הבלוק של הגנרטור-שנאי, הם אינם דורשים אמצעי הגנה מיוחדים מפני מתח יתר פולי.

קווים עיליים במתח של 6 - 35 קילו וולט, העשויים על מוטות עץ, אינם דורשים הגנת נחשול מיוחד. התנגדות הברקים של הבידוד שלהם מסופקת על ידי תכונות הבידוד של העץ. כאן חשוב רק לשמור על מרחקי הבידוד המינימליים הבאים בין חוטים (בעץ): 0.75 מ' למתחים 6-10, 1.5 מ' למתח 20 ו-3 מ' למתח 35 קילו וולט.

חלקים בודדים של קווים עיליים עם בידוד מוחלש (לדוגמה, שימוש בתמיכות מתכת או בטון מזוין, חיבור קו עילי עם כבל וכו') מוגנים על ידי מעצורים או פערי ניצוצות (בזרמים נמוכים) (ראה - מעצורי צנרת ו מגבילי שסתומים). ההתנגדות של התקני ההארקה של מכשירים אלה צריכה להיות לא יותר מ-10 אוהם.

מגבילים ופערי ניצוצות מותקנים על תומכים של שני קווים עיליים החוצים זה את זה או במפגש של קו חשמל עילי עם קו תקשורת. ההתנגדות של התקני הארקה כאן לא צריכה להיות גבוהה מ-15 אוהם. מדרונות הארקה של התומכים חייבים להיות בעלי חיבור בריח, וחתך הרוחב שלהם חייב להיות לפחות 25 מ"מ.

על מנת להחזיר את הכוח מעל לקו העילי לאחר תקלות ברק חולפות מהירות, נעשה שימוש בהתקני סגירה אוטומטית (סגירה אוטומטית) של הקווים. עם הפעלה מוצלחת של מחזירים אוטומטיים כמכשיר להגנה מפני ברקים, המשתמשים לא ירגישו בהפסקת חשמל שלא תהיה יותר מ-0.2 שניות, ופעולתם הרגילה לא תופרע.

בלוטות הכבלים מוגנות בשני הקצוות באמצעות מעצורים.

ההגנה על רשתות צרכנים במתח של 0.38 / 0.22 קילו וולט מתבצעת בזהירות במיוחד. רשתות אלו הן בדרך כלל אוויריות והעיצוב שלהן רגיש ביותר לנחשולים אטמוספריים כאשר הן מתנשאות מעל כל המבנים האחרים ועוברות בשטחים פתוחים.

רשתות מתח נמוך מצוידות בהתקני הגנה מפני ברקים המסיטים זרמי פריקת דחפים לאדמה. זה מאפשר לך להגן על אנשים ובעלי חיים, למנוע שריפות הנגרמות על ידי ברק וחדירתן לתוך חוטי חשמל פנימיים.

ברשתות מתח נמוך מסופקים חיבורים להארקת הגנת ברקים עבור ווים או פינים של מבודדים של כל מוליכים פאזה ושל המוליך הנייטרלי.

הארקה מסופקת גם על תומכים עם ברזי תיל לבתים או ישירות בכניסות לבניינים. ההתנגדות של התקן הארקה המגן לא תעלה על 30 אוהם.

בתחנות משנה לצרכן 10 / 0.4 קילו וולט, יש להגן על פיתולי מתח נמוך המחוברים לקווים עיליים על ידי מעצרים. הם מותקנים קרוב ככל האפשר לשנאי ומחוברים למעגל הארקה המשותף של תחנות המשנה. כאשר הספק השנאי הוא 630 kVA ויותר, מתבצעות שתי הארקות הגנה נוספות לאורך הקווים הנמשכים ממנו - במרחק של 50 ו-100 מ' מתחנת המשנה עם ערך ההתנגדות שצוין.