Chống sét đường dây dẫn điện trên không

Một đường dây điện trên không là phần tử dài nhất của hệ thống điện. Nó cũng là yếu tố phổ biến nhất của hệ thống và thường xuyên bị sét đánh nhất. Thống kê sự cố hệ thống điện cho thấy 75-80% sự cố mất điện khẩn cấp đường dây trên không có liên quan đến sự cố mất điện do sét đánh.

Vật lý phóng điện sét

Sét - một loại phóng điện khí có chiều dài tia lửa rất dài. Tổng chiều dài của kênh sét lên tới vài km và một phần quan trọng của kênh này nằm bên trong đám mây giông.

Để có giông bão, thứ nhất, gió thổi mạnh và thứ hai là độ ẩm không khí cần thiết trong vùng có giông.

Các luồng gió ngược xảy ra do sự nóng lên của các lớp không khí tiếp giáp với bề mặt trái đất và sự trao đổi nhiệt do nhiệt của các lớp này với không khí mát hơn ở độ cao lớn.

Trong đám mây, một số tích lũy điện tích được hình thành, cách ly với nhau (ở phần dưới của đám mây, các điện tích có cực âm tích tụ), sét thường là nhiều, tức là. bao gồm một số phóng điện đơn lẻ phát triển dọc theo cùng một con đường.

Cơ chế phân tách điện tích chính xác trong một đám mây giông phần lớn vẫn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, các quan sát cho thấy sự phân tách điện tích xảy ra đồng thời với sự đóng băng của các giọt nước trong một đám mây.

Số lần gián đoạn cho phép của đường dây điện trên không do sét

Nghiên cứu khả thi cho thấy rằng không thể làm cho đường dây điện trên không chống sét tuyệt đối... Chúng ta phải thận trọng giả định rằng đường dây điện trên không sẽ bị ngắt một số lần nhất định trong năm. Nhiệm vụ của chống sét đường dây điện là hạn chế tối đa số lần sét đánh gián đoạn.

Số lần treo đường dây trên không cho phép mỗi năm và tắt máy bổ sung được xác định bởi các điều kiện:

a) cung cấp điện đáng tin cậy cho người tiêu dùng,

b) hoạt động đáng tin cậy của công tắc đi đến đường dây trên không và được tính theo công thức:

trong đó điều kiện tiên quyết — số lần gián đoạn cho phép cung cấp điện trên đường dây mỗi năm nadd ≤ 0,1 trong trường hợp không có dự phòng và nadd ≤ 1 nếu có dự phòng), β — Tỷ lệ thành công APV bằng 0,8-0,9 đối với đường dây 110 kV và cao hơn trên các giá đỡ bằng kim loại và bê tông cốt thép.

Recloser tự động (AR) có thể giữ cho đường dây hoạt động vì các trường hợp hư hỏng cách điện của giá đỡ hồ quang là khá hiếm. Trong trường hợp này, sét đánh sẽ không kèm theo mất điện.Trong trường hợp kết nối lại tự động không thành công, đường dây điện sẽ bị tắt hoàn toàn.

Cần lưu ý rằng việc sử dụng thường xuyên tự động đóng lại làm phức tạp hoạt động của bộ ngắt mạch, trong trường hợp này cần phải sửa đổi đặc biệt. Dựa trên điều này, cho phép tắt máy tự động = 1 — 4 tùy thuộc vào loại công tắc. Đối với các tuyến quan trọng, số lượng chuyến đi này nên được giảm bớt.

Ước tính số lần sét đánh vào đường dây điện trên không

Số lần mất điện do sét dự kiến ​​trên đường dây chủ yếu được xác định bởi cường độ hoạt động của sét trong khu vực tuyến đường dây. Dựa trên các số liệu trung bình, người ta thường chấp nhận rằng 0,067 tia sét xảy ra cách bề mặt trái đất 1 km trong một giờ giông bão... Cho rằng đường dây thu thập tất cả các tia sét từ một dải có chiều rộng 6h (h là chiều cao trung bình của một cáp treo hoặc cáp), số lần N sét đánh trên một đường dây có chiều dài l mỗi năm là

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3 ,

trong đó n là số giờ giông bão trong năm.

Số điểm chồng lớp cách điện của đường dây dẫn điện trên không được xác định theo công thức

ntape = n NS Pcloth,

trong đó Pln - xác suất chồng lấn của cách điện đường dây ở một dòng sét nhất định.

Không phải mọi sự chồng lấp của quá trình cách ly xung đều đi kèm với việc ngắt đường dây, vì việc cắt yêu cầu phải truyền một cung xung sang một cung cung cấp. Xác suất chuyển đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố và trong các tính toán kỹ thuật, người ta thường xác định nó bằng độ dốc của điện áp hoạt động dọc theo đường chồng lấp EСр = Urob / Lband, kV / m.

Đối với các đường dây trên giá đỡ bằng gỗ có khe hở không khí dài, xác suất chuyển sang cung xung h được xác định theo công thức

Đối với đường dây trên giá đỡ bằng kim loại và bê tông cốt thép, h = 0,7 đối với điện áp đường dây lên đến 220 kV và h = 1,0 đối với điện áp danh định 330 kV trở lên.

Nhân hệ số nlent với hệ số η, có thể tính được số lần sét đánh dự kiến ​​trên đường dây mỗi năm

Trong thực tế kỹ thuật, số lần đứt dây cụ thể nSố lần đứt dây trên 100 km đường dây đi qua khu vực có 30 giờ giông bão mỗi năm thường được sử dụng:

Để giảm số lần sét đánh trên đường dây, bạn có thể:

• giảm khả năng chồng chéo lớp cách điện trong khi sét đánh, thường xảy ra trên các đường dây điện trên cao có giá đỡ bằng kim loại bằng cách treo cột thu lôi khỏi dây tiếp xúc và bằng cách cung cấp điện trở nối đất xung thấp cho giá đỡ và cáp,

• mở rộng đường chồng lấn với độ dốc điện áp hoạt động thấp, giúp giảm hệ số h của quá trình chuyển đổi hồ quang xung sang quá trình chuyển đổi hồ quang điện. Cái sau được thực hiện trên các đường dây điện trên cao với các giá đỡ bằng gỗ.

Ảnh hưởng của hiệu suất chống sét

Đường dây điện trên không trên giá đỡ bằng kim loại (bê tông cốt thép) không có dây nối đất.

Khi dây bị va đập tại điểm va chạm, điện trở bằng một nửa trở kháng đặc tính của dây Z được bật.