Есть в основном три основных метода, которые обычно используются для защиты от молнии:
1. Экран заземления.
2. Провод заземления.
3. Ослабляющий разрядник или разделители перенапряжений.
Всегда есть вероятность того, что система электропитания будет страдать от ненормальных перенапряжений. Эти аномальные перенапряжения могут быть вызваны различными причинами, такими как внезапное прерывание большой нагрузки, импульсы переключения и т. д. Эти напряжения могут повредить изоляцию различных устройств и изоляторов энергосистемы. Несмотря на то, что все напряжения перенапряжения недостаточно сильны, чтобы повредить изоляцию системы, но все же этих избыточных напряжений также следует избегать, чтобы обеспечить бесперебойную работу системы электропитания.
Всплеск напряжения
Перенапряжения, применяемые к силовой системе, обычно являются переходными по своей природе. Переходное напряжение или перенапряжение определяется как внезапное измерение напряжения до высокого пика в очень короткой продолжительности. Перенапряжения носят временный характер, что означает, что они существуют очень коротко. Основная причина этих скачков напряжения в энергосистеме связана с импульсами молнии и импульсами переключения системы. Но перенапряжение в энергосистеме также может быть вызвано: изоляцией, искривлением земли и резонансом и т. д.
Перенапряжения появляющиеся в системе электропитания из-за перенапряжения переключения, отказа изоляции, дуги заземления и резонанса не очень велики по величине. Эти перенапряжения вряд ли пересекают два уровня нормального уровня напряжения. Как правило, правильная изоляция для различного оборудования энергосистемы достаточна для предотвращения любого повреждения, вызванного этими напряжениями. Но перенапряжения происходящие в энергосистеме из-за молнии очень высоко. Если защита от перенапряжения не предусмотрена в энергосистеме, может быть высокая вероятность серьезного повреждения. Следовательно, все устройства защиты от перенапряжения, используемые в энергосистеме в основном предусмотрены из-за ударов молнии.
Давайте обсудим разные причины перенапряжений один за другим.
Импульсные переключения
Когда линия передачи без нагрузки внезапно включается, напряжение на линии становится в два раза выше нормального напряжения системы. Это напряжение носит временный характер. Когда загруженная линия внезапно отключается или прерывается, напряжение на линии также становится достаточно высоким, если в системе в основном срабатывает прерывание тока, в основном при работе в режиме разрыва воздушной струи, вызывает перенапряжение в системе. При отключении изоляции, проводка внезапно заземляется. Это может также вызвать внезапное перенапряжение в системе. Если электромагнитная волна, генерируемая генератором переменного тока, искажена, проблема резонанса может возникнуть из-за 5-й или более высоких гармоник. Фактически для частот 5-й или более высоких гармоник возникает критическая ситуация в системе, что индуктивное реактивное сопротивление системы становится равным емкостному сопротивлению системы. По мере того, как эти оба реактора компенсируют друг друга, система становится чисто резистивной. Это явление называется резонансом, и в резонансе напряжение системы может быть достаточно увеличено.
Но все эти вышеупомянутые причины создают избыточные напряжения в системе, которые не очень велики по величине.
Методы защиты от молнии
Это в основном три основных метода, которые обычно используются для защиты от молнии. Они есть
1. Экран заземления
2. Провод заземления
3. Ослабляющий разрядник или разделители перенапряжений .
Экран заземления
Экран заземления обычно используется на электрической подстанции. В этой компоновке сетка провода GI монтируется над подстанцией. Провода GI, используемые для заземления, правильно заземлены через различные структуры подстанций. Эта сеть заземленного провода GI через электрическую подстанцию обеспечивает очень низкий путь сопротивления для ударов молнии.
Этот метод защиты от высокого напряжения очень прост и экономичен, но главным недостатком является то, что он не может защитить систему от бегущей волны, которая может доходить до подстанции через разные фидеры.
Провод заземления
Этот метод защиты от перенапряжения аналогичен экрану заземления. Единственное различие заключается в том, что заземляющий экран помещается над электрической подстанцией, тогда как наземная земляная проводка помещается в электрическую сеть передачи. Один или два многожильных провода GI с подходящим поперечным сечением расположены над передающими проводниками. Эти провода GI правильно заземлены на каждой передающей башне. Эти заземляющие проводники отводят все удары молнии на землю, а не позволяют им наносить удар непосредственно на проводники передачи.
Молниеотвод
Ранее обсуждавшиеся два метода, то есть заземляющий экран и сверхпроводящий заземляющий провод, очень подходят для защиты системы электропитания от направленных ударов молнии, но эти методы не могут обеспечить защиту от высоковольтной бегущей волны, которая может распространяться через линию к оборудованию подстанции.
Молниеотвод — это устройства, которые обеспечивают очень низкий путь сопротивления к земле для высоковольтных бегущих волн.
Концепция молниеотвода очень проста. Это устройство ведет себя как нелинейное электрическое сопротивление. Сопротивление уменьшается по мере увеличения напряжения и наоборот, после определенного уровня напряжения.
Функции грозозащитного разрядника или разделителей перенапряжений могут быть перечислены ниже.
1. При нормальном уровне напряжения эти устройства легко выдерживают напряжение системы в качестве электрического изолятора и не обеспечивают
проводящего пути к току системы.
2. При возникновении напряжения в системе эти устройства обеспечивают очень низкий путь сопротивления для избыточного заряда на землю.
3. После пропускания всплеска на землю напряжение становится нормальным. Затем молниеотвод восстанавливает свою изоляцию должным образом и предотвращает дальнейшее протекание тока, на землю.