Villamos légvezetékek villámvédelme

A légvezeték az elektromos rendszer leghosszabb eleme. Ez egyben a rendszer leggyakoribb eleme, és leggyakrabban villámcsapás éri. Az elektromos rendszer baleseti statisztikái azt mutatják, hogy a légvezetékek vészkimaradásainak 75-80%-a villámkimaradáshoz kapcsolódik.

A villámkisülés fizikája

Villám - egyfajta gázkisülés nagyon hosszú szikrahosszúsággal. A villámcsatorna teljes hossza eléri a több kilométert, és ennek a csatornának jelentős része a zivatarfelhőben található.

A zivatar kialakulásához egyrészt erős feláramlás, másrészt a szükséges levegő páratartalom a zivatarok területén.

A felfelé irányuló áramlás a földfelszín melletti levegőrétegek felmelegedése és e rétegek hőcserélése következtében nagy magasságban hidegebb levegővel történik.

A felhőben több, egymástól elszigetelt töltéshalmozódás képződik (a felhő alsó részében negatív polaritású töltések halmozódnak fel), a villámlás általában többszörös, pl. több egyedi kisülésből áll, amelyek ugyanazon az úton fejlődnek ki.

A töltések szétválásának pontos mechanizmusa zivatarfelhőben még mindig nagyrészt tisztázatlan. A megfigyelések azonban azt mutatják, hogy a töltésszétválás egybeesik a vízcseppek felhőben való megfagyásával.

Az elektromos légvezetékek villámcsapás miatti megszakításainak megengedett száma

A megvalósíthatósági tanulmány azt mutatja, hogy a légvezetékeket lehetetlen teljesen villámbiztossá tenni... Szándékosan fel kell tételeznünk, hogy a légvezetékeket évente korlátozott számban leállítják. A villanyvezetékek villámvédelmének feladata a villámkimaradások számának minimalizálása.

A légvezetékek éves felfüggesztésének és további leállásainak megengedett számát a feltételek határozzák meg:

a) a fogyasztók megbízható áramellátása,

b) a légvezetékekre közlekedő kapcsolók megbízható működése a következő képlettel számítható ki:

ahol naddicionális – a vezetéken a tápellátásban megengedhető megszakítások száma évente nadd ≤ 0,1 redundancia hiányában és nadd ≤ 1, ha redundáns rendelkezésre áll), β – APV sikerességi aránya 0,8-0,9 a 110 kV-os vonalaknál és magasabb fém és vasbeton tartókon.

Az automatikus visszakapcsoló (AR) működésben tudja tartani a vezetéket, mivel az ívtartók szigetelési meghibásodása meglehetősen ritka. Ebben az esetben a villámcsapást nem kíséri áramszünet.Az automatikus újracsatlakozás meghibásodása esetén az elektromos vezeték teljes leállása következik be.

Megjegyzendő, hogy az automatikus visszakapcsolás gyakori alkalmazása megnehezíti a megszakítók működését, amelyek ebben az esetben rendkívüli felülvizsgálatot igényelnek. Ez alapján megengedett a naddicionális leállás = 1 — 4 a kapcsolók típusától függően. A kritikus vonalakon ezt az utazások számát csökkenteni kell.

A villanyvezetékeken bekövetkezett villámcsapások becsült száma

A vonalon bekövetkező villámkimaradások várható számát főként a vonal nyomvonalának területén a villámtevékenység intenzitása határozza meg. Az átlagszámok alapján általánosan elfogadott, hogy egy zivataróra alatt 0,067 villámcsapás történik a földfelszíntől 1 km-re... Tekintettel arra, hogy a vonal egy 6h szélességű sávból gyűjti össze az összes csapást (h az átlagos magassága kábelfelfüggesztés vagy kábel), az l hosszúságú vonalon évi N villámcsapás száma az

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3,

ahol n az évi zivatarórák száma.

Az átfedések számát a légvezetékek szigetelésében a képlet határozza meg

ntape = n NS szövet,

ahol Pln — a vezetékszigetelés átfedésének valószínűsége adott villámáram mellett.

Az impulzusleválasztás nem minden átfedését kíséri vezetékleállás, mivel a kioldáshoz egy impulzusív áthaladása szükséges a tápívhez. Az átmenet valószínűsége sok tényezőtől függ, és a mérnöki számításokban szokás az üzemi feszültség gradiensével meghatározni az átfedési út mentén EСр = Urob / Lband, kV / m.

A hosszú légrésű fatartókon lévő vonalaknál a h impulzusívre való átváltás valószínűségét a képlet határozza meg

Fém- és vasbeton tartókon lévő vezetékeknél h = 0,7 220 kV-ig és h = 1,0 330 kV és nagyobb névleges feszültség esetén.

Az nlent η tényezővel megszorozva kiszámítható a vonalon évente várható villámcsapások száma

A mérnöki gyakorlatban a vezetékszakadások fajlagos számát nAz évente 30 órányi zivataros területen áthaladó vonalszakadások 100 km-enkénti számát általában használják:

A vonalon lévő villámcsapások számának csökkentése érdekében a következőket teheti:

• a villámcsapás során a szigetelés átfedésének valószínűségének csökkentése, amit általában fémtartós légvezetékeken érnek el a villámhárítók munkavezetékre való felfüggesztésével, valamint a támasztékok és kábelek alacsony impulzusos földelési ellenállásának biztosításával,

• meghosszabbítja az átfedési utat egy alacsony üzemi feszültség gradienssel, ami csökkenti az impulzusív-teljesítményív átmenet h együtthatóját. Ez utóbbit fából készült tartókkal ellátott légvezetékeken hajtják végre.

A villámvédelmi teljesítmény hatása

Fém (vasbeton) tartókon lévő elektromos légvezetékek földelővezeték nélkül.

Amikor a vezetéket az ütközési ponton megütik, a Z vezeték jellemző impedanciájának felével megegyező ellenállás kapcsol be.