Havai enerji hatlarının yıldırımdan korunması

Havai bir elektrik hattı, elektrik sisteminin en uzun elemanıdır. Aynı zamanda sistemin en yaygın elemanıdır ve çoğunlukla yıldırım çarpar. Güç sistemi kaza istatistikleri, havai elektrik hattı acil durum kesintilerinin %75-80'inin yıldırım kesintileriyle ilgili olduğunu göstermektedir.

Yıldırım Deşarjının Fiziği

Yıldırım - çok uzun kıvılcım uzunluğuna sahip bir tür gaz deşarjı. Yıldırım kanalının toplam uzunluğu birkaç kilometreye ulaşıyor ve bu kanalın önemli bir kısmı gök gürültüsü bulutunun içinde bulunuyor.

Bir fırtınanın meydana gelmesi için, önce güçlü yukarı hava akımları ve ikincisi, fırtına alanında gerekli hava nemi.

Yukarı çekişler, dünya yüzeyine bitişik hava katmanlarının ısınması ve bu katmanların yüksek irtifalarda daha soğuk hava ile termal olarak indüklenen ısı alışverişi nedeniyle oluşur.

Bulutta, birbirinden izole edilmiş birkaç yük birikimi oluşur (bulutun alt kısmında negatif polarite yükleri birikir), yıldırım genellikle çokludur, yani. aynı yol boyunca gelişen birkaç tekli deşarjdan oluşur.

Bir gök gürültüsü bulutundaki yük ayrımının tam mekanizması hala büyük ölçüde belirsizdir. Bununla birlikte, gözlemler, yük ayrımının bir buluttaki su damlacıklarının donmasıyla çakıştığını göstermektedir.

Yıldırım sonucu havai elektrik hatlarında izin verilen kesinti sayısı

Fizibilite çalışması, havai elektrik hatlarını kesinlikle yıldırım geçirmez hale getirmenin imkansız olduğunu gösteriyor... Havai elektrik hatlarının yılda sınırlı sayıda kapatılacağını kasten varsaymalıyız. Elektrik hatlarının yıldırımdan korunma görevi, yıldırım kesintilerinin sayısını en aza indirmektir.

Yılda havai elektrik hatlarının izin verilen askıya alma sayısı ve ek kapatma, aşağıdaki koşullara göre belirlenir:

a) tüketicilere güvenilir güç kaynağı,

b) havai enerji hatlarına giden anahtarların güvenilir çalışması ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

burada naadditional — hattaki güç kaynağında yıllık izin verilen kesinti sayısı nadd ≤ 0,1 yedeklilik olmadığında ve nadd ≤ 1 yedek varsa), β — 110 kV hatlar için 0,8-0,9'a eşit APV başarı oranı ve metal ve betonarme desteklerde daha yüksektir.

Otomatik tekrar kapatıcı (AR), ark desteklerinin yalıtım arızası vakaları oldukça nadir olduğundan hattı çalışır durumda tutabilir. Bu durumda, yıldırım düşmesine elektrik kesintisi eşlik etmeyecektir.Otomatik yeniden bağlantının başarısız olması durumunda, güç hattı tamamen kapanacaktır.

Otomatik tekrar kapamanın sık kullanılmasının, bu durumda olağanüstü revizyon gerektiren devre kesicilerin çalışmasını zorlaştırdığına dikkat edilmelidir. Buna dayanarak, anahtarların türüne bağlı olarak ek kapatma = 1 - 4 olmasına izin verilir. Kritik hatlar için bu açma sayısı azaltılmalıdır.

Havai elektrik hatlarına tahmini yıldırım çarpması sayısı

Hatta beklenen yıldırım kesintisi sayısı, esas olarak hat güzergahı alanındaki yıldırım faaliyetinin yoğunluğuna göre belirlenir. Ortalama rakamlara göre, bir fırtına saatinde dünya yüzeyinden 1 km yükseklikte 0,067 yıldırım düşmesinin meydana geldiği genel olarak kabul edilir... Çizginin tüm darbeleri 6h genişliğinde bir şeritten topladığı göz önüne alındığında (h, bir yıldırımın ortalama yüksekliğidir) kablo askısı veya kablo), l uzunluğundaki bir hatta yılda N yıldırım çarpması sayısı

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3 ,

burada n, yıllık fırtına saatlerinin sayısıdır.

Havai enerji hatlarının yalıtımındaki örtüşme sayısı formül ile belirlenir.

nbant = n NS Pcloth,

burada Pln - belirli bir yıldırım akımında hat yalıtımının üst üste binme olasılığı.

Açma, bir impuls arkının besleme arkına geçişini gerektirdiğinden, impuls izolasyonunun her örtüşmesine bir hattın kapanması eşlik etmez. Geçiş olasılığı birçok faktöre bağlıdır ve mühendislik hesaplamalarında, örtüşme yolu boyunca çalışma voltajının gradyanı ile belirlemek gelenekseldir EСр = Urob / Lband, kV / m.

Uzun hava boşluklarına sahip ahşap destekler üzerindeki hatlar için, darbeli bir arka geçiş olasılığı h, formülle belirlenir.

Metal ve betonarme destekler üzerindeki hatlar için, 220 kV'a kadar hat gerilimi için h = 0,7 ve 330 kV ve üzeri nominal gerilim için h = 1,0.

Nlent'i bir η faktörü ile çarparak, hatta yılda beklenen yıldırım çarpması sayısını hesaplamak mümkündür.

Mühendislik uygulamasında, belirli hat kırılma sayısı n Yılda 30 saat gök gürültülü fırtınalı bir bölgeden geçen 100 km'lik hat başına kırılma sayısı genellikle kullanılır:

Hattaki yıldırım çarpmalarının sayısını azaltmak için şunları yapabilirsiniz:

• Genellikle metal destekli havai enerji hatlarında, kontak telinden paratonerleri asarak ve desteklerin ve kabloların düşük darbeli topraklama direncini sağlayarak elde edilen yıldırım çarpması sırasında yalıtımın üst üste binme olasılığının azaltılması,

• örtüşme yolunu, darbe arkının güç ark geçişine h katsayısını azaltan düşük bir çalışma voltajı gradyanı ile uzatın. İkincisi, ahşap destekli havai elektrik hatlarında gerçekleştirilir.

Yıldırımdan korunma performansının etkisi

Topraklama kablosu olmayan metal (betonarme) destekler üzerindeki havai elektrik hatları.

Tele çarpma noktasından vurulduğunda, Z telinin karakteristik empedansının yarısına eşit bir direnç açılır.