Protecció contra llamps de línies elèctriques aèries

Una línia elèctrica aèria és l'element més llarg del sistema elèctric. També és l'element més comú del sistema i més sovint afectat per un llamp. Les estadístiques d'accidents del sistema elèctric mostren que entre el 75 i el 80% dels talls d'emergència de les línies elèctriques aèries estan relacionats amb llamps.

Física de la descàrrega del llamp

Llamp - un tipus de descàrrega de gas amb una llargada d'espurna molt llarga. La longitud total del canal de llamps arriba a diversos quilòmetres, i una part important d'aquest canal es troba dins del núvol de tronades.

Perquè es produeixi una tempesta, en primer lloc, forts corrents ascendents i, en segon lloc, la humitat de l'aire necessària a la zona de les tempestes.

Les corrents ascendents es produeixen a causa de l'escalfament de les capes d'aire adjacents a la superfície terrestre i de l'intercanvi de calor induït tèrmicament d'aquestes capes amb aire més fresc a gran altitud.

Al núvol es formen diverses acumulacions de càrregues, aïllades les unes de les altres (a la part inferior del núvol s'acumulen càrregues de polaritat negativa), els llamps solen ser múltiples, és a dir. consisteix en diverses descàrregues úniques que es desenvolupen al llarg del mateix camí.

El mecanisme exacte de separació de càrregues en un núvol de tronades encara no està clar. Tanmateix, les observacions mostren que la separació de càrrega coincideix amb la congelació de les gotes d'aigua en un núvol.

El nombre admissible d'interrupcions de les línies elèctriques aèries com a conseqüència d'un llamp

L'estudi de viabilitat demostra que és impossible fer que les línies elèctriques aèries siguin absolutament a prova de llamps... Hem de suposar deliberadament que les línies elèctriques aèries es tancaran un nombre limitat de vegades a l'any. La tasca de la protecció contra llamps de les línies elèctriques és minimitzar el nombre d'interrupcions de raigs.

El nombre admissible de suspensió de línies elèctriques aèries per any i l'aturada addicional es determina per les condicions:

a) subministrament d'energia fiable als consumidors,

b) El funcionament fiable dels interruptors que es desplacen a les línies elèctriques aèries i es calcula mitjançant la fórmula:

on nadditional — el nombre d'interrupcions permeses en el subministrament d'alimentació a la línia per any nadd ≤ 0,1 en absència de redundància i nadd ≤ 1 si hi ha redundància), β — taxa d'èxit APV igual a 0,8-0,9 per a línies de 110 kV i superior en suports metàl·lics i de formigó armat.

El reenganxador automàtic (AR) pot mantenir la línia en funcionament, ja que els casos de fallada d'aïllament dels suports d'arc són força rars. En aquest cas, el llamp no anirà acompanyat d'un tall de llum.En cas de fallada de la reconnexió automàtica, es produirà una parada completa de la línia elèctrica.

Cal destacar que l'ús freqüent del tancament automàtic complica el funcionament dels interruptors automàtics, que en aquest cas requereixen una revisió extraordinària. En funció d'això, es permet tenir un apagat addicional = 1 — 4 depenent del tipus d'interruptors. Per a les línies crítiques, aquest nombre de viatges s'hauria de reduir.

Nombre estimat de llamps a les línies elèctriques aèries

El nombre previst de talls de llamps a la línia està determinat principalment per la intensitat de l'activitat dels llamps a l'àrea de la ruta de la línia. A partir de les xifres mitjanes, s'accepta generalment que es produeixen 0,067 llamps a 1 km de la superfície terrestre en una hora de tempesta... Atès que la línia recull tots els cops d'una franja de 6h d'amplada (h és l'alçada mitjana d'un suspensió de cable o cable), el nombre de N cops de llamp en una línia de longitud l per any és

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3 ,

on n és el nombre d'hores de tempesta per any.

El nombre de solapaments en l'aïllament de les línies elèctriques aèries es determina mitjançant la fórmula

ntape = n NS Pcloth,

on Pln — la probabilitat de solapament de l'aïllament de la línia a un corrent de llamp donat.

No totes les superposicions d'aïllament d'impuls s'acompanyen d'una parada de la línia, ja que l'encesa requereix el pas d'un arc d'impuls a l'arc de subministrament. La probabilitat de transició depèn de molts factors, i en els càlculs d'enginyeria s'acostuma a determinar-la pel gradient de la tensió de funcionament al llarg del camí de superposició EСр = Urob / Lband, kV / m.

Per a línies sobre suports de fusta amb buits d'aire llargs, la probabilitat de canviar a un arc polsat h ve determinada per la fórmula

Per a línies sobre suports metàl·lics i de formigó armat, h = 0,7 per a tensió de línia fins a 220 kV i h = 1,0 per a tensió nominal de 330 kV i més.

Multiplicant el nlent per un factor η, és possible calcular el nombre previst de llamps a la línia per any

En la pràctica de l'enginyeria, s'acostuma a utilitzar el nombre específic de trencaments de línia n Nombre de trencaments per cada 100 km de línia que passa per una zona amb 30 hores de tempestes a l'any:

Per reduir el nombre de llamps a la línia, podeu:

• reduint la probabilitat de solapament d'aïllament durant els llamps, que normalment s'aconsegueix a les línies elèctriques aèries amb suports metàl·lics, suspendint els parallamps del cable de contacte i proporcionant una resistència a terra baixa d'impuls de suports i cables,

• estendre el camí de superposició amb un gradient de tensió de funcionament baix, que redueix el coeficient h de la transició de l'arc d'impuls a l'arc de potència. Aquest últim es realitza en línies elèctriques aèries amb suports de fusta.

Efecte del rendiment de protecció contra llamps

Línies elèctriques aèries sobre suports metàl·lics (formigó armat) sense cable de terra.

Quan el cable és colpejat al punt d'impacte, s'activa una resistència igual a la meitat de la impedància característica del cable Z.