הגנה מפני ברקים של קווי חשמל עיליים

קו מתח עילי הוא האלמנט הארוך ביותר של מערכת החשמל. זהו גם האלמנט הנפוץ ביותר של המערכת ולרוב נפגע על ידי ברק. נתונים סטטיסטיים של תאונות מערכת החשמל מראים כי 75-80% מהפסקות החירום של קו החשמל העילי קשורות להפסקות ברק.

פיזיקה של פריקת ברק

ברק - סוג של פריקת גז עם אורך ניצוץ ארוך מאוד. אורכו הכולל של ערוץ הברקים מגיע למספר קילומטרים, וחלק ניכר מערוץ זה נמצא בתוך ענן הרעם.

כדי שסופת רעמים תתרחש, ראשית, עלייה חזקה ושנית, לחות האוויר הדרושה באזור סופות רעמים.

עליות מתרחשות עקב חימום של שכבות אוויר הסמוכות לפני השטח של כדור הארץ וחילופי חום הנגרם תרמית של שכבות אלה עם אוויר קריר יותר בגבהים גבוהים.

בענן נוצרים מספר הצטברויות של מטענים, מבודדים זה מזה (בחלק התחתון של הענן מצטברים מטענים של קוטביות שלילית), הברק הוא לרוב מרובה, כלומר. מורכב מכמה פריקות בודדות המתפתחות באותו נתיב.

המנגנון המדויק של הפרדת מטענים בענן רעמים עדיין לא ברור במידה רבה. עם זאת, תצפיות מראות שהפרדת המטען עולה בקנה אחד עם הקפאת טיפות מים בענן.

המספר המותר של הפסקות של קווי חשמל עיליים כתוצאה מברק

בדיקת ההיתכנות מראה שאי אפשר להפוך קווי חשמל עיליים לחסיני ברקים לחלוטין... יש להניח בכוונה שקווי חשמל עיליים יושבתו מספר מצומצם של פעמים בשנה. המשימה של הגנת ברקים של קווי חשמל היא למזער את מספר הפרעות הברקים.

מספר ההשעיה המותר של קווי חשמל עיליים בשנה וכיבוי נוסף נקבע לפי התנאים:

א) אספקת חשמל אמינה לצרכנים,

ב) פעולה אמינה של מתגים הנוסעים לקווי חשמל עיליים ומחושבת על ידי הנוסחה:

כאשר נוסף - מספר ההפרעות המותרות באספקת החשמל בקו בשנה nadd ≤ 0.1 בהעדר יתירות ו-nadd ≤ 1 אם קיים מיותר), β - שיעור הצלחה של APV שווה ל-0.8-0.9 עבור קווים 110 kV ו גבוה יותר על תומכות מתכת ובטון מזוין.

סגירה אוטומטית (AR) יכולה לשמור על הקו בפעולה שכן מקרים של כשל בידוד של תומכי קשת הם נדירים למדי. במקרה זה, מכת הברק לא תלווה בהפסקת חשמל.במקרה של כשל בחיבור אוטומטי, תתרחש כיבוי מוחלט של קו החשמל.

יש לציין כי השימוש התכוף בסגירה מחדש אוטומטית מסבך את פעולתם של מפסקים, אשר במקרה זה דורשים עדכון יוצא דופן. בהתבסס על זה, מותר לבצע כיבוי נוסף = 1 - 4 בהתאם לסוג המתגים. בקווים קריטיים, יש להפחית את מספר הנסיעות הזה.

מספר משוער של פגיעות ברק בקווי חשמל עיליים

מספר הפסקות הברקים הצפוי בקו נקבע בעיקר על פי עוצמת פעילות הברקים באזור תוואי הקו. בהתבסס על הנתונים הממוצעים, מקובל בדרך כלל ש-0.067 מכות ברק מתרחשות במרחק של 1 ק"מ מפני השטח של כדור הארץ בשעת סופת רעמים אחת... בהינתן שהקו אוסף את כל הפגיעות מרצועה ברוחב 6h (h הוא הגובה הממוצע של a מתלה כבל או כבל), מספר N מכות הברקים על קו באורך l בשנה הוא

N = 0.067 × n × 6h × l × 10-3 ,

כאשר n הוא מספר שעות סופות רעמים בשנה.

מספר החפיפות בבידוד של קווי חשמל עיליים נקבע על ידי הנוסחה

ntape = n NS Pcloth,

כאשר Pln - ההסתברות לחפיפה של בידוד הקו בזרם ברק נתון.

לא כל חפיפה של בידוד דחפים מלווה בכיבוי של קו, שכן הטריפה מחייבת מעבר של קשת דחף לקשת האספקה. הסתברות המעבר תלויה בגורמים רבים, ובחישובים הנדסיים נהוג לקבוע אותה לפי שיפוע מתח ההפעלה לאורך נתיב החפיפה EСр = Urob / Lband, kV / m.

עבור קווים על תומכי עץ עם מרווחי אוויר ארוכים, ההסתברות למעבר לקשת פעימה h נקבעת על ידי הנוסחה

עבור קווים על תומכות מתכת ובטון מזוין, h = 0.7 עבור מתח קווי עד 220 קילו וולט ו- h = 1.0 עבור מתח נומינלי 330 קילו וולט ועוד.

הכפלת ה-nlent בגורם η, ניתן לחשב את המספר הצפוי של מכות ברק על הקו בשנה

בפרקטיקה ההנדסית, המספר הספציפי של הפסקות קו nמספר הפסקות לכל 100 ק"מ של קו שעובר באזור עם 30 שעות של סופות רעמים בשנה משמש בדרך כלל:

כדי להפחית את מספר מכות הברקים על הקו, אתה יכול:

• הפחתת ההסתברות לחפיפה של בידוד במהלך פגיעות ברק, אשר מושגת בדרך כלל על קווי מתח עיליים עם תומכי מתכת על ידי השעיית מוטות ברק מחוט מגע ועל ידי מתן התנגדות הארקה בדחף נמוך של תומכים וכבלים,

• להרחיב את נתיב החפיפה עם שיפוע מתח פעולה נמוך, אשר מקטין את מקדם h של קשת הדחף למעבר קשת הספק. זה האחרון מבוצע על קווי חשמל עיליים עם תומך עץ.

השפעת ביצועי הגנת ברקים

קווי חשמל עיליים על תומכות מתכת (בטון מזוין) ללא חוט הארקה.

כאשר החוט נפגע בנקודת הפגיעה, מופעלת התנגדות השווה למחצית מהעכבה האופיינית של חוט Z.