Proteksi petir dari saluran listrik overhead

Saluran listrik overhead adalah elemen terpanjang dari sistem kelistrikan. Itu juga merupakan elemen sistem yang paling umum dan paling sering disambar petir. Statistik kecelakaan sistem tenaga menunjukkan bahwa 75-80% pemadaman darurat saluran listrik terkait dengan pemadaman petir.

Fisika Pelepasan Petir

Petir - sejenis pelepasan gas dengan panjang percikan yang sangat panjang. Panjang total saluran petir mencapai beberapa kilometer, dan sebagian besar saluran ini terletak di dalam awan petir.

Agar badai petir terjadi, pertama, aliran udara ke atas yang kuat dan, kedua, kelembapan udara yang diperlukan di area badai petir.

Aliran ke atas terjadi karena pemanasan lapisan udara yang berdekatan dengan permukaan bumi dan pertukaran panas yang diinduksi secara termal dari lapisan-lapisan ini dengan udara yang lebih dingin di ketinggian.

Di awan, beberapa akumulasi muatan terbentuk, diisolasi satu sama lain (di bagian bawah awan, muatan polaritas negatif terakumulasi), petir biasanya berlipat ganda, mis. terdiri dari beberapa pelepasan tunggal yang berkembang di sepanjang jalur yang sama.

Mekanisme yang tepat dari pemisahan muatan dalam awan petir sebagian besar masih belum jelas. Namun, pengamatan menunjukkan bahwa pemisahan muatan bertepatan dengan pembekuan tetesan air di awan.

Jumlah gangguan yang diijinkan dari saluran listrik overhead sebagai akibat dari petir

Studi kelayakan menunjukkan bahwa tidak mungkin membuat saluran listrik overhead benar-benar tahan petir... Kita harus dengan sengaja berasumsi bahwa saluran listrik overhead akan dimatikan dalam jumlah terbatas dalam setahun. Tugas proteksi petir pada saluran listrik adalah meminimalkan jumlah gangguan petir.

Jumlah penangguhan saluran listrik overhead yang diizinkan per tahun dan penghentian tambahan ditentukan oleh kondisi:

a) catu daya yang andal bagi konsumen,

b) pengoperasian sakelar yang andal yang berjalan ke saluran listrik overhead dan dihitung dengan rumus:

di mana nadditional — jumlah gangguan yang diizinkan pada catu daya pada saluran per tahun nadd ≤ 0,1 jika tidak ada redundansi dan nadd ≤ 1 jika redundan tersedia), β — tingkat keberhasilan APV sama dengan 0,8-0,9 untuk saluran 110 kV dan lebih tinggi pada penyangga logam dan beton bertulang.

Recloser otomatis (AR) dapat menjaga saluran tetap beroperasi karena kasus kegagalan insulasi pendukung lengkung cukup jarang terjadi. Dalam hal ini, sambaran petir tidak akan disertai dengan pemadaman listrik.Jika terjadi kegagalan penyambungan ulang otomatis, saluran listrik akan dimatikan sepenuhnya.

Perlu dicatat bahwa seringnya penggunaan penutupan otomatis mempersulit pengoperasian pemutus sirkuit, yang dalam hal ini memerlukan revisi yang luar biasa. Berdasarkan hal ini, diperbolehkan untuk memiliki shutdown tambahan = 1 — 4 tergantung pada jenis sakelar. Untuk jalur kritis, jumlah perjalanan ini harus dikurangi.

Perkiraan jumlah sambaran petir pada saluran listrik di atas kepala

Perkiraan jumlah pemadaman petir di jalur tersebut terutama ditentukan oleh intensitas aktivitas petir di area jalur jalur. Berdasarkan angka rata-rata, diterima secara umum bahwa 0,067 sambaran petir terjadi pada jarak 1 km dari permukaan bumi dalam satu jam badai... Mengingat bahwa garis tersebut mengumpulkan semua sambaran dari sebidang lebar 6j (h adalah tinggi rata-rata sebuah suspensi kabel atau kabel), banyaknya N sambaran petir pada sebuah garis sepanjang l per tahun adalah

N = 0,067 × n × 6h × l × 10-3 ,

di mana n adalah jumlah jam badai per tahun.

Jumlah tumpang tindih dalam isolasi saluran listrik overhead ditentukan oleh rumus

ntape = n NS Kain,

dimana Pln - probabilitas tumpang tindih insulasi saluran pada arus petir tertentu.

Tidak setiap tumpang tindih isolasi impuls disertai dengan pemutusan saluran, karena tersandung membutuhkan lewatnya busur impuls ke busur suplai. Probabilitas transisi bergantung pada banyak faktor, dan dalam perhitungan teknik biasanya ditentukan dengan gradien tegangan operasi di sepanjang jalur tumpang tindih EСр = Urob / Lband, kV / m.

Untuk garis pada penyangga kayu dengan celah udara yang panjang, kemungkinan beralih ke busur berdenyut h ditentukan oleh rumus

Untuk saluran pada penyangga logam dan beton bertulang, h = 0,7 untuk tegangan saluran hingga 220 kV dan h = 1,0 untuk tegangan nominal 330 kV dan lebih.

Mengalikan nlent dengan faktor η, adalah mungkin untuk menghitung jumlah sambaran petir yang diharapkan pada saluran per tahun

Dalam praktik teknik, jumlah putus jalur tertentu nJumlah putus per 100 km jalur yang melewati area dengan badai petir 30 jam per tahun biasanya digunakan:

Untuk mengurangi jumlah sambaran petir di telepon, Anda dapat:

• mengurangi kemungkinan tumpang tindih insulasi selama sambaran petir, yang biasanya dicapai pada saluran listrik overhead dengan penyangga logam dengan menangguhkan penangkal petir dari kabel kontak dan dengan memberikan resistansi pentanahan impuls rendah dari penyangga dan kabel,

• memperpanjang jalur tumpang tindih dengan gradien tegangan operasi rendah, yang mengurangi koefisien h dari transisi busur impuls ke busur daya. Yang terakhir dilakukan pada saluran listrik overhead dengan penyangga kayu.

Pengaruh kinerja proteksi petir

Saluran listrik overhead pada penopang logam (beton bertulang) tanpa kabel arde.

Ketika kabel dipukul pada titik tumbukan, resistansi yang sama dengan setengah impedansi karakteristik kabel Z dihidupkan.