Jaké jsou faktory ovlivňující dopad blesku na distribuční linky 10kV?

1. Příčiněný přepěťový nápor bleskem

Příčiněný přepěťový nápor bleskem se týká dočasného přepěťového napětí, které vzniká na povrchových distribučních článcích v důsledku blízkých bleskových výbojů, i když článek není přímo zasažen. Když dojde k bleskovému výboji v okolí, do vodičů se indukuje velké množství náboje – opačné polaritě než náboj v hromobloku.

Statistická data ukazují, že poruchy související s blesky způsobené příčiněnými přepěťovými nápory představují přibližně 90 % všech poruch na distribučních článcích, což je hlavní příčinou výpadků v distribučních systémech 10 kV. Výzkum ukazuje, že pokud je 10 kV článek 10 metrů nad zemí a blesk zasáhne ve vzdálenosti 50 metrů, lze indukovat bleskový proud až 100 kA. Bez vhodné ochrany proti bleskům může výsledný přepěťový nápor dosahovat vrcholových hodnot až 500 kV. Pokud je izolační úroveň článku nedostatečná, tento přepěťový nápor může snadno prorazit nebo dokonce roztříštit izolaci, což vedne k přehození nebo selhání vodiče.

2. Úroveň izolace

Selhání izolace, zejména kvůli proražení nebo explozi izolátoru, je další hlavní příčinou poruch na distribučních článcích. Výkon izolátorů přímo určuje celkovou izolační sílu 10 kV distribučního článku a také významně ovlivňuje spolehlivost systému.

Během dlouhodobého provozu mohou izolátory vykazovat degradaci v důsledku environmentálního znečištění, vlhkosti, stárnutí nebo mechanického namáhání. Bez pravidelné kontroly, údržby nebo včasného nahrazení může úroveň izolace celého článku výrazně poklesnout. Tato degradace zvyšuje pravděpodobnost přehození za podmínek přepěťového náporu – zejména během bouří – což dále zvyšuje riziko výpadků způsobených blesky.

Proto jsou pravidelné kontroly a údržba izolátorů nezbytné pro udržení trvalé integrity izolace a bezpečnosti systému.

3. Instalace ochrany proti bleskům

3.1 Ochrana transformátoru

Když přepěťový nápor bleskem dosáhne několikanásobku nominálního napětí, může snadno prorazit izolaci kolem neutrálního bodu transformátoru. V mnoha současných instalacích v Číně jsou surge arrestry obvykle instalovány pouze na vysokonapěťové straně transformátoru, zatímco ochrana na nízkonapěťové straně zůstává nedostatečná.

Surge arrestry lze instalovat buď před hlavním pojistným článkem, nebo na straně odvodného vodiče distribučního článku. Během instalace musí být nízkonapěťový terminál arrestru správně uzemněn.

Je důležité poznamenat, že neutrální vodič (N-vodič) za chráněným článkem typu proudové ochrany nesmí být opakovaně uzemněn. Jinak by chráněný článek mohl nefungovat správně, což by kompromitovalo celý ochranný systém. Proto by měl uzemňovací vodič nízkonapěťového arrestru být připojen k primárnímu terminálu neutrálního vodiče transformátoru, před jakýmkoli opakovaným uzemněním.

3.2 Stanovištní spínače a odpojovače

Instalace stanovištních vypínačů a odpojovačů může výrazně zlepšit spolehlivost a bezpečnost 10 kV distribučních článků. V praxi však mnoho článků nemá dostatečnou ochranu proti bleskům pro tyto klíčové zařízení. Bez surge arrestrů instalovaných na obou stranách těchto spínačů jsou ohroženy poškozením v důsledku přepěťových náporů blesků, což může vést ke selhání zařízení a prodlouženým výpadkům.

3.3 Ochrana před přepěťovým náporu pro rozvody a jiné jednotky

10 kV distribuční systém se skládá z několika klíčových jednotek, včetně rozvodů, kondenzátorových bank a distribučních panelů. Surge arrestry lze instalovat na každé jednotce (komplexní ochrana) nebo selektivně pouze na klíčových jednotkách.

Zatímco první přístup zahrnuje vyšší počáteční náklady, poskytuje výrazně vyšší spolehlivost a odolnost systému. Selektivní instalace snižuje náklady, ale může některé části nechat expozovány. Volba by měla být založena na rizikové analýze, kritičnosti zatížení a místní bleskové aktivity.