Светкавица: Кратко обяснение
Светкавица, просто казано, се отнася до моментното въздействие върху електрическото оборудване, причинено от интензивното напрежение и ток, генерирани по време на разряд на мълния. Основната му характеристика е „мигновен изблик на енергия“ – подобно на внезапно спукване на водопровод с високо-налягане, където ударната сила поврежда тръбопровода. По същия начин пренапрежението на мълния застрашава безопасността на електрическото оборудване с високо-напрежение, което стои като една от най-често срещаните природни опасности в електрическото поле с високо-напрежение.
Светкавицата по същество представлява неутрализиране на електрическите заряди между облаците или между облаците и земята. Триенето в облачните слоеве натрупва значителни положителни и отрицателни заряди. Когато диференциалът на заряда достигне критичен праг, той пробива въздуха, за да образува разряден канал, незабавно освобождавайки огромна енергия и генерирайки светкавичен удар. Неговите основни характеристики са две: първо, изключително високо напрежение (достигащо милиони или дори десетки милиони волта); второ, изключително кратка продължителност (процесът на пренапрежение продължава само няколко микросекунди до десетки микросекунди, еквивалентни на една десет-хилядна от секундата). Това „краткотрайно, високоенергийно“ вълнение е ключовият фактор, причиняващ повреда на оборудването. Пренапрежение на мълния=мигновено високо напрежение + мигновен висок ток. Той нахлува в електрическото оборудване през пътища като проводници и корпуси на оборудване, компрометира изолационните структури и потенциално прави оборудването неизползваемо или предизвиква злополуки.
II. Сценарии за първично приложение
Въздействието на гръмотевичните пренапрежения е концентрирано предимно на открито и в електрически среди с високо-напрежение. Като се има предвид потенциален контакт с оборудване като GIS и трансформатори, тези сценарии са категоризирани в четири различни типа:
1. Преносни линии за високо{1}}напрежение на открито: Това е най-честият сценарий за удари на мълнии. Когато мълния удари линия, ударното напрежение се разпространява бързо по протежение на проводника, нахлувайки директно в подстанциите и заплашвайки основно оборудване като GIS, трансформатори и прекъсвачи. Малките инциденти могат да причинят прекъсване на оборудването, докато тежките случаи могат да доведат до повреда на изолацията.
2. Външни зони на подстанции: шини, ограничители на пренапрежение и друго оборудване, монтирано на открито в рамките на подстанции, ако са недостатъчно защитени, могат да издържат на директни удари на мълнии или индуцирани пренапрежения. Това може да повреди вътрешните компоненти, да наруши работата на цялата подстанция и потенциално да причини регионални прекъсвания на електрозахранването.
3. Разпределителни помещения и вериги с ниско-напрежение: Гръмотевичните пренапрежения могат да проникнат във веригите с-ниско напрежение чрез „индукция“. Например, когато се поразят външни линии, може да се индуцира пренапрежение чрез кабели в разпределителните помещения, да повреди разпределителната апаратура, прекъсвачите и дори да повлияе на вътрешното електрическо оборудване. Този сценарий често се пренебрегва, но носи значителен риск.
4. Фабрично тестване на-оборудване с високо напрежение: Това представлява проактивен подход за намаляване на пренапрежението на мълния. Индустриалните стандарти налагат трансформаторите, GIS (газово изолирани комутационни апарати) и друго оборудване с високо-напрежение да преминат „тестове за импулс на мълния“, преди да напуснат фабриката. Тези тестове симулират реални условия на гръмотевичен удар, за да се провери дали изолационните характеристики на оборудването отговарят на спецификациите, като по този начин предотвратяват пускането в експлоатация на не-съответстващо оборудване.
III. Ключови практически точки
1. Подробна защита от гръмотевични пренапрежения за ГИС оборудване: Въпреки че ГИС оборудването се отличава със запечатана структура с отлични изолационни свойства, гръмотевични пренапрежения все още могат да проникнат през входящи портове на линията или корпуса. Защитата на сърцевината се съсредоточава върху „затворено екраниране, комбинирано с прецизно отклоняване на тока“. Първо, отводителите от цинков оксид (най-подходящи за приложения с високо-напрежение) трябва да бъдат монтирани на GIS захранване-във втулки. Техните заземяващи проводници трябва да бъдат надеждно свързани както към корпуса на GIS, така и към главната заземителна мрежа на подстанцията, като се гарантира, че токовете на мълния се отклоняват бързо под земята, за да се предотврати повреда на изолацията на втулката. Второ, заграждението на GIS изисква цялостно изравняване на потенциалите, интегриране на всички заграждения и опори в заземителната мрежа. Това предотвратява потенциални разлики между корпусите по време на удари на мълнии, които биха могли да предизвикат повреда на вътрешните компоненти от контраудар. И накрая, по време на периодични инспекции, съсредоточете се върху проверката на проводимите характеристики на ограничителите за пренапрежение и налягането на вътрешния изолационен газ (SF6) в GIS. Едновременно с това проверете заземяващите връзки за разхлабване или корозия, за да предотвратите повреда на разрядните пътища. Преди изпращането специалните тестове за импулс на мълния трябва да потвърдят способността за изолационна защита на затворената конструкция.
2. Детайли за защита от импулс на мълния на трансформатора: Трансформаторите представляват основно оборудване в енергийните системи, включващи уязвими изолационни структури. Мълниеносните импулси лесно причиняват разрушаване на изолацията на намотката и повреда на сърцевината. Защитата набляга на подхода „етапна защита + координирано заземяване“. Първо, трябва да се монтират предпазители от пренапрежение тип вентил -на входните клеми за високо- напрежение, с електрическо разстояние от не повече от 5 метра от трансформатора, за да се скъси пътя на разпространение на импулсната вълна на мълния и да се увеличи максимално затихването на енергията. Отводите за пренапрежение също трябва да бъдат монтирани от страната на ниското-напрежение, за да се предотврати обратното проникване на мълниеносни вълни през веригата за ниско{10}}напрежение. Второ, корпусът на трансформатора, сърцевината и неутралната точка с ниско{12}}напрежение трябва да бъдат равномерно заземени, за да образуват пълна заземителна верига. Съпротивлението на заземяване трябва да се поддържа под 4 Ω (за големи подстанции се изискват по-ниски стойности), за да се осигури бързо разреждане на ударни токове и да се предотврати повреда на оборудването от повишен потенциал на заземяване. Трето, по време на периодични проверки, в допълнение към проверката на състоянието на ограничителите за пренапрежение, трябва да се тества съпротивлението на изолацията и коефициента на диелектрични загуби на намотките на трансформатора. Честотата на проверките трябва да се увеличи преди сезона на гръмотевичните бури. Едновременно с това трябва да се използват външни мерки за мълниезащита, като гръмоотводи, за да се предотвратят директни удари върху тялото на трансформатора, като по този начин се укрепват външните защити.
