Τι Παράγοντες Επηρεάζουν την Επίδραση του Κεραυνού στις Γραμμές Διανομής 10kV;

1. Παραγωγή Υπερτάσης από Επηρεασμένο Κεραυνό

Η παραγωγή υπερτάσης από επηρεασμένο κεραυνό αναφέρεται στην προσωρινή υπερτάση που παράγεται σε αεροφωλιακές διανομικές γραμμές λόγω κεραυνιών που συμβαίνουν κοντά, ακόμη και όταν η γραμμή δεν χτυπηθεί άμεσα. Όταν ένας κεραυνός συμβαίνει στην περιοχή, προκαλεί την παραγωγή μεγάλης ποσότητας φορτίου στους διαξονικούς—αντίθετης φύσης με το φορτίο στο νεφέλωμα.

Στοιχεία στατιστικών δείχνουν ότι τα σφάλματα που προκαλούνται από παραγωγή υπερτάσης από επηρεασμένο κεραυνό αντιπροσωπεύουν περίπου το 90% των συνολικών σφαλμάτων στις διανομικές γραμμές, κάνοντάς την πρωταρχική αιτία παύσης λειτουργίας σε συστήματα 10 kV. Οι έρευνες δείχνουν ότι αν μια γραμμή 10 kV βρίσκεται 10 μέτρα πάνω από το έδαφος και ο κεραυνός χτυπά 50 μέτρα μακριά, μπορεί να παραχθεί κεραυνικό ρεύμα μέχρι και 100 kA. Χωρίς κατάλληλη προστασία από κεραυνό, η παραγόμενη υπερτάση μπορεί να φτάσει σε κορυφαίες τιμές ως 500 kV. Αν το επίπεδο απομόνωσης της γραμμής είναι ανεπαρκές, αυτή η υπερτάση μπορεί εύκολα να διαπεφράγηται ή ακόμη και να σπαστεί, οδηγώντας σε διασκέδαση ή πτώση των διαξονικών.

2. Επίπεδο Απομόνωσης

Η παρακμή της απομόνωσης, ειδικά λόγω καταστροφής ή εκρήξης των απομονωτών, είναι μια άλλη μεγάλη αιτία σφαλμάτων στις διανομικές γραμμές. Η απόδοση των απομονωτών αποφασίζει άμεσα την συνολική δύναμη απομόνωσης μιας γραμμής 10 kV και επομένως επηρεάζει σημαντικά την αξιοπιστία του συστήματος.

Μετά από μακροχρόνια λειτουργία, οι απομονωτές μπορεί να επιδεινωθούν λόγω ρύπανσης, υγρασίας, γήρανσης ή μηχανικής έντασης. Χωρίς τακτική επιθεώρηση, συντήρηση ή εγκαίρια αναπλήρωση, το επίπεδο απομόνωσης της ολόκληρης της γραμμής μπορεί να επιδεινωθεί σημαντικά. Αυτή η επιδείνωση αυξάνει την πιθανότητα διασκέδασης κατά την παρουσία υπερτάσης, ειδικά κατά τη διάρκεια χειμώνων, αυξάνοντας περαιτέρω τον κίνδυνο παύσης λειτουργίας λόγω κεραυνού.

Επομένως, η τακτική επιθεώρηση και συντήρηση των απομονωτών είναι ζωτικής σημασίας για την εγγύηση της συνεχούς ακεραιότητας της απομόνωσης και της ασφάλειας του συστήματος.

3. Εγκατάσταση Προστασίας από Κεραυνό

3.1 Προστασία Μετατροπέα

Όταν η υπερτάση από κεραυνό φτάνει σε πολλαπλά φορτία της νομικής τάσης, μπορεί εύκολα να διαπεφράγηται η απομόνωση γύρω από το ουδέτερο σημείο του μετατροπέα. Σε πολλές τρέχουσες εγκαταστάσεις στην Κίνα, οι προστατευτικοί περιοριστές εγκαταστάνονται συνήθως μόνο στην πλευρά υψηλής τάσης των μετατροπέων, ενώ η προστασία στην πλευρά χαμηλής τάσης παραμένει ανεπαρκής.

Οι προστατευτικοί περιοριστές μπορούν να εγκατασταθούν είτε πριν από το κύριο πυρήνιο είτε στην πλευρά εξόδου της διανομικής γραμμής. Κατά την εγκατάσταση, το πλευρόν της χαμηλής τάσης του περιοριστή πρέπει να εδραιωθεί σωστά.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο ουδέτερος διαξονικός (N-line) πέρα από ένα προστατευτικό συστήμα τύπου ρεύματος δεν πρέπει να εδραιωθεί επανειλημμένα. Σε αντίθετη περίπτωση, το προστατευτικό συστήμα μπορεί να μην λειτουργήσει σωστά, θέτοντας σε κίνδυνο ολόκληρο το σύστημα προστασίας. Συνεπώς, το καλώδιο εδραίωσης του περιοριστή χαμηλής τάσης πρέπει να συνδεθεί με το πρωταρχικό σημείο του ουδέτερου διαξονικού του μετατροπέα, πριν από οποιοδήποτε επανειλημμένο σημείο εδραίωσης.

3.2 Πολεμικοί Διακόπτες και Στροφαλίδες

Η εγκατάσταση πολεμικών διακόπτων και στροφαλίδων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αξιοπιστία και την ασφάλεια των γραμμών 10 kV. Ωστόσο, στην πράξη, πολλές γραμμές έχουν ανεπαρκή προστασία από κεραυνό για αυτά τα κρίσιμα συστήματα. Χωρίς προστατευτικούς περιοριστές εγκαταστάνονται σε και σε κάθε πλευρά τέτοιων διακόπτων, είναι ευάλωτα σε ζημιές από υπερτάσεις από κεραυνό, με πιθανότητα αποτυχίας της εξοπλισμού και μακράς διάρκειας παύσης λειτουργίας.

3.3 Προστασία από Παροξυσμικά για Σκάλες και Άλλα Μονάδες

Ένα σύστημα 10 kV αποτελείται από πολλές κρίσιμες μονάδες, συμπεριλαμβανομένων των σκαλών, των τεμαχιών καταθέσεων και των διανομικών πάνελ. Οι προστατευτικοί περιοριστές μπορούν να εγκατασταθούν σε κάθε μονάδα (ολοκληρωμένη προστασία) ή επιλεκτικά μόνο σε κρίσιμες μονάδες.

Ενώ η πρώτη προσέγγιση περιλαμβάνει υψηλότερο αρχικό κόστος, παρέχει σημαντικά υψηλότερη αξιοπιστία και ανθεκτικότητα του συστήματος. Η επιλεκτική εγκατάσταση μειώνει το κόστος, αλλά μπορεί να αφήσει ορισμένες τμήματα εκτεθειμένα. Η επιλογή πρέπει να βασίζεται σε αξιολόγηση κινδύνου, κρισιμότητα του φορτίου και τοπική δραστηριότητα κεραυνών.