Quá điện áp khí quyển trong mạng điện

Điện áp ngắn hạn tăng đột ngột đến giá trị gây nguy hiểm cho cách điện của hệ thống lắp đặt điện được gọi là quá áp... Theo nguồn gốc của chúng, quá điện áp có hai loại: bên ngoài (khí quyển) và bên trong (chuyển mạch).

Sóng khí quyển phát sinh do sét đánh trực tiếp trong hệ thống lắp đặt điện hoặc do sét đánh ở vùng lân cận. Quá điện áp khí quyển thể hiện mối nguy hiểm lớn nhất đối với hệ thống lắp đặt điện, cũng như các tác động trực tiếp tia chớp chúng có thể đạt tới 1.000.000 V, với dòng sét lên tới 200 kA. Chúng không phụ thuộc vào giá trị điện áp danh định của hệ thống lắp đặt điện. Chúng đặc biệt nguy hiểm đối với các hệ thống lắp đặt có điện áp thấp hơn, vì trong các hệ thống lắp đặt này, khoảng cách giữa các bộ phận mang điện và mức cách điện thấp hơn so với ở điện áp cao.

Quá điện áp khí quyển được chia thành sét đánh cảm ứng và sét đánh trực tiếp. Lần đầu tiên xảy ra trong quá trình phóng sét gần một hệ thống lắp đặt điện, ví dụ như trạm biến áp hoặc đường dây điện.Sự đột biến được tạo ra bởi hiệu ứng cảm ứng của một đám mây giông được tích điện với điện thế rất cao (vài triệu vôn).

Trong trường hợp sét đánh trực tiếp, ngoài tác động điện từ gây quá điện áp, còn có hiện tượng hư hỏng cơ học, ví dụ như làm gãy cột gỗ hoặc tà vẹt đường dây điện trên không.

Các xung đột biến gây ra ở mức 100 kV, ít hơn đáng kể so với xung đột biến do sét đánh trực tiếp. Chúng lan truyền dọc theo dây dẫn đường dây trên không sau khi phóng điện dưới dạng sóng phù du.

Sét đánh trong hầu hết các trường hợp bao gồm một loạt các xung riêng lẻ nối tiếp nhau. Toàn bộ quá trình phóng điện kéo dài một phần mười giây và các xung riêng lẻ có thời lượng hàng chục micro giây mỗi xung. Số lượng xung riêng lẻ trong một lần sét đánh có thể từ 1 đến 40.

Bảo vệ lắp đặt điện từ quá áp khí quyển

Ở trên đã lưu ý rằng quá điện áp trong khí quyển có thể đạt tới vài triệu vôn. Lớp cách điện của các thiết bị điện không thể chịu được các mức điện áp như vậy, vì vậy nó cần được bảo vệ bổ sung để chống hư hỏng. Các tác nhân này ngăn ngừa hư hỏng cho thiết bị điện và nên được sử dụng trong lắp đặt điện để tăng nguồn điện liên tục cho người tiêu dùng và bảo vệ người và động vật.

Cần đặc biệt chú ý đến việc chống sét lan truyền cho các đường dây trên không 10 và 0,4 kV, cũng như các trạm biến áp tiêu dùng ở khu vực nông thôn.

Hỏa hoạn có thể là hậu quả nghiêm trọng của quá điện áp, đặc biệt là do sét đánh trực tiếp. Do đó, người ta đặc biệt chú ý đến việc tổ chức bảo vệ làm việc chính xác và đáng tin cậy chống lại quá áp khí quyển (hoặc chống sét).

Vấn đề chống sét bao gồm các biện pháp bảo vệ các bộ phận riêng lẻ của hệ thống điện khỏi bị sét đánh trực tiếp, cách ly máy móc và thiết bị điện khỏi bị hư hại, khỏi các xung truyền từ dòng sóng xung. Các biện pháp này tập trung vào việc lắp đặt các thiết bị bảo vệ và các thiết bị chuyển hướng xung (sóng) khỏi sự đột biến xuống đất trước khi sóng chạm tới bất kỳ phần tử quan trọng nào của quá trình lắp đặt và vô hiệu hóa nó.

Do đó, phần chính của tất cả các thiết bị bảo vệ là công tắc nối đất. Chúng phải được đáp ứng phù hợp với PUE và cung cấp xả điện tích đáng tin cậy xuống đất.

Bộ chống sét, bộ chống sét và bộ chống tia lửa được sử dụng làm thiết bị bảo vệ chính chống lại quá điện áp khí quyển.

Các cột thu lôi định hướng sự phóng điện trong khí quyển về phía chính chúng, lấy nó ra khỏi các bộ phận mang dòng điện của quá trình lắp đặt. Để bảo vệ các đối tượng tập trung (ví dụ: trạm biến áp hoặc các cấu trúc khác), các cột thu lôi được sử dụng và để bảo vệ các đối tượng mở rộng (ví dụ: dây trên không), các cột thu lôi dây tiếp xúc được sử dụng. được cài đặt và nến.

Để chống sét cho máy phát điện và máy biến áp của trạm, một bộ phương tiện được cung cấp để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp và sóng xung từ đường dây.

Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp được cung cấp bởi các cột thu lôi và sét tiếp xúc trên các đường tiếp cận của đường dây trên không đến trạm hoặc trạm biến áp. Máy phát điện được bảo vệ khỏi sóng rơi từ đường dây với các bộ hạn chế giới hạn biên độ của sóng ở giá trị không gây nguy hiểm cho cách điện của máy điện.

Máy phát điện lớn không được khuyến khích kết nối trực tiếp với đường dây điện đi. Đối với các trạm nhỏ cung cấp điện cho người tiêu dùng ở điện áp máy phát, có thể kết nối như vậy với việc lắp đặt thêm các bộ giới hạn đặc biệt với các đặc tính được cải thiện cho máy phát.

Nếu máy phát điện được kết nối trực tiếp với máy biến áp tăng áp, tức là theo sơ đồ khối máy phát điện-máy biến áp, thì chúng không yêu cầu các biện pháp bảo vệ đặc biệt chống quá điện áp.

Đường dây trên không có điện áp 6 - 35 kV, được làm trên cột gỗ, không yêu cầu bảo vệ đột biến đặc biệt. Khả năng chống sét của vật liệu cách nhiệt của chúng được cung cấp bởi các đặc tính cách điện của gỗ. Ở đây, điều quan trọng là duy trì khoảng cách cách điện tối thiểu sau đây giữa các dây (bằng gỗ): 0,75 m đối với điện áp 6-10, 1,5 m đối với điện áp 20 và 3 m đối với điện áp 35 kV.

Các phần riêng lẻ của đường dây trên không có lớp cách điện yếu (ví dụ: sử dụng giá đỡ bằng kim loại hoặc bê tông cốt thép, nối đường dây trên không bằng cáp, v.v.) được bảo vệ bằng bộ chống sét hoặc khe hở tia lửa điện (ở dòng điện thấp) (xem — hạn chế đường ống Và Bộ hạn chế van). Điện trở của các thiết bị nối đất của các thiết bị này không được quá 10 ohms.

Bộ giới hạn và khe hở tia lửa điện được lắp đặt trên giá đỡ của hai đường dây trên không giao nhau hoặc tại điểm giao nhau của đường dây điện trên không với đường dây thông tin liên lạc. Điện trở của các thiết bị nối đất ở đây không được cao hơn 15 ôm. Các sườn nối đất của các giá đỡ phải có kết nối bắt vít và tiết diện của chúng tối thiểu phải là 25 mm2.

Để khôi phục nguồn điện trên đường dây trên không sau các sự cố sét thoáng qua nhanh, người ta sử dụng thiết bị đóng lại tự động (tự động đóng lại) đường dây. Với việc vận hành thành công recloser tự động như một thiết bị chống sét, người dùng sẽ không cảm thấy bị gián đoạn nguồn điện không quá 0,2 giây và hoạt động bình thường của họ sẽ không bị xáo trộn.

Các tuyến cáp được bảo vệ ở cả hai đầu với các điểm dừng.

Việc bảo vệ mạng lưới người tiêu dùng có điện áp 0,38 / 0,22 kV được thực hiện đặc biệt cẩn thận. Các mạng này thường ở trên không và thiết kế của chúng dễ bị ảnh hưởng bởi các đợt sóng khí quyển nhất khi chúng vượt lên trên tất cả các cấu trúc khác và đi qua các khu vực trống.

Các mạng điện áp thấp được trang bị các thiết bị chống sét làm chệch hướng dòng phóng xung xuống đất. Điều này cho phép bạn bảo vệ con người và động vật, ngăn ngừa hỏa hoạn do sét và sự xâm nhập của chúng vào dây điện bên trong.

Trong các mạng điện áp thấp, các kết nối với nối đất chống sét được cung cấp cho các móc hoặc chân của chất cách điện của tất cả các dây dẫn pha và dây dẫn trung tính.

Nối đất cũng được cung cấp trên các giá đỡ có đầu dây vào nhà hoặc trực tiếp tại lối vào của các tòa nhà. Điện trở của thiết bị nối đất bảo vệ không được vượt quá 30 ôm.

Trong các trạm biến áp tiêu dùng 10/0,4 kV, các cuộn dây hạ áp nối với đường dây trên không phải được bảo vệ bằng chống sét. Chúng được lắp đặt càng gần máy biến áp càng tốt và được nối với mạch nối đất chung của các trạm biến áp. Khi công suất của máy biến áp là 630 kVA trở lên, hai nối đất bảo vệ bổ sung được thực hiện dọc theo các đường dây kéo dài từ nó - cách trạm biến áp 50 và 100 m với giá trị điện trở được chỉ định.