Quali sono i fattori che influenzano l'impatto dei fulmini sulle linee di distribuzione a 10kV?

1. Sovravoltage indotte da fulmine

Le sovravoltage indotte da fulmine si riferiscono alla sovravoltage transitoria generata sulle linee di distribuzione aeree a causa di scariche elettriche vicine, anche quando la linea non viene colpita direttamente. Quando un lampo si verifica nelle vicinanze, induce una grande quantità di carica sui conduttori—opposta in polarità alla carica nella nuvola temporalesca.

I dati statistici mostrano che i guasti legati al fulmine causati da sovravoltage indotte rappresentano circa il 90% dei guasti totali sulle linee di distribuzione, rendendolo la causa principale degli interventi nei sistemi di distribuzione a 10 kV. Le ricerche indicano che se una linea a 10 kV è a 10 metri dal suolo e un fulmine colpisce a 50 metri di distanza, può essere indotta una corrente di fulmine fino a 100 kA. Senza una protezione adeguata contro i fulmini, la sovravoltage risultante può raggiungere valori di picco alti fino a 500 kV. Se il livello di isolamento della linea è insufficiente, questa sovravoltage può facilmente perforare o persino frantumare l'isolamento, portando a flashover o fallimento del conduttore.

2. Livello di isolamento

Il fallimento dell'isolamento, in particolare a causa del cedimento o esplosione degli isolatori, è un'altra causa principale dei guasti delle linee di distribuzione. Le prestazioni degli isolatori determinano direttamente la forza d'isolamento complessiva di una linea di distribuzione a 10 kV e quindi influiscono significativamente sulla affidabilità del sistema.

Durante l'operazione a lungo termine, gli isolatori possono degradarsi a causa dell'inquinamento ambientale, dell'umidità, dell'invecchiamento o dello stress meccanico. Senza ispezioni regolari, manutenzioni o sostituzioni tempestive, il livello di isolamento dell'intera linea può deteriorarsi significativamente. Questo deterioramento aumenta la probabilità di flashover in condizioni di sovravoltage—soprattutto durante i temporali—aumentando ulteriormente il rischio di interruzioni indotte dai fulmini.

Pertanto, le ispezioni e la manutenzione regolari degli isolatori sono essenziali per garantire l'integrità continua dell'isolamento e la sicurezza del sistema.

3. Installazione della protezione contro i fulmini

3.1 Protezione del trasformatore

Quando la sovravoltage da fulmine raggiunge diverse volte la tensione nominale, può facilmente perforare l'isolamento intorno al punto neutro del trasformatore. Nelle attuali installazioni in Cina, i parafulmini sono solitamente installati solo sul lato ad alta tensione dei trasformatori, mentre la protezione sul lato a bassa tensione rimane inadeguata.

I parafulmini possono essere installati sia prima del fusibile principale che sul lato uscita della linea di distribuzione. Durante l'installazione, il terminale a bassa tensione del parafulmine deve essere opportunamente collegato a terra.

È cruciale notare che il conduttore neutro (N-line) a valle di un dispositivo di protezione a corrente non deve essere ripetutamente collegato a terra. Altrimenti, il dispositivo di protezione potrebbe non funzionare correttamente, compromettendo l'intero schema di protezione. Pertanto, il cavo di messa a terra del parafulmine a bassa tensione dovrebbe essere collegato al terminale primario del conduttore neutro del trasformatore, prima di qualsiasi punto di messa a terra ripetuto.

3.2 Interruttori e disgiuntori a piantana

L'installazione di interruttori e disgiuntori a piantana può migliorare significativamente l'affidabilità e la sicurezza delle linee di distribuzione a 10 kV. Tuttavia, nella pratica, molte linee mancano di una protezione adeguata contro i fulmini per questi dispositivi critici. Senza parafulmini installati su entrambi i lati di tali interruttori, essi sono vulnerabili ai danni causati dalle sovravoltage da fulmine, potenzialmente portando al fallimento dell'equipaggiamento e a interruzioni prolungate.

3.3 Protezione contro i surriscaldamenti per armadi e altre unità

Un sistema di distribuzione a 10 kV è costituito da molteplici unità critiche, tra cui armadi, banchi di condensatori e pannelli di distribuzione. I parafulmini possono essere installati su ogni unità (protezione complessiva) o selettivamente solo su unità chiave.

Sebbene l'approccio completo comporti costi iniziali più elevati, offre una affidabilità e resilienza del sistema significativamente superiori. L'installazione selettiva riduce i costi ma può lasciare esposte alcune sezioni. La scelta dovrebbe basarsi sulla valutazione del rischio, sull'importanza del carico e sull'attività locale dei fulmini.