Jakie są czynniki wpływające na oddziaływanie pioruna na linie dystrybucyjne 10kV?

1. Nadprądowe napięcie indukcyjne wywołane przez piorun

Nadprądowe napięcie indukcyjne wywołane przez piorun odnosi się do chwilowego nadprądowego napięcia generowanego na powietrznych liniach dystrybucji z powodu pobliskich rozładowań piorunowych, nawet jeśli linia nie jest bezpośrednio uderzona. Gdy błyskawica występuje w pobliżu, indukuje dużą ilość ładunku na przewodnikach — o przeciwnej polarności do ładunku w chmurze gradowej.

Dane statystyczne pokazują, że awarie związane z piorunami spowodowane nadprądowymi napięciami indukcyjnymi stanowią około 90% wszystkich awarii na liniach dystrybucji, co czyni je główną przyczyną przerw w dostawie energii w systemach dystrybucji 10 kV. Badania wskazują, że jeśli linia 10 kV znajduje się 10 metrów nad ziemią, a piorun uderza w odległości 50 metrów, może być indukowany prąd piorunowy o wartości do 100 kA. Bez odpowiedniej ochrony przed piorunami, wynikające nadprądowe napięcie może osiągnąć szczytowe wartości tak wysokie jak 500 kV. Jeśli poziom izolacji linii jest niewystarczający, to nadprądowe napięcie może łatwo przebić lub nawet zniszczyć izolację, prowadząc do przebicia izolacji lub uszkodzenia przewodników.

2. Poziom izolacji

Awaria izolacji, szczególnie z powodu przepalania się lub wybuchu izolatorów, jest kolejną główną przyczyną awarii lini dystrybucji. Wydajność izolatorów bezpośrednio określa ogólną siłę izolacji linii dystrybucji 10 kV i znacząco wpływa na niezawodność systemu.

W trakcie długotrwałej eksploatacji izolatory mogą ulec degradacji z powodu zanieczyszczeń środowiskowych, wilgoci, starzenia się lub obciążeń mechanicznych. Bez regularnych kontroli, konserwacji lub及时停止，我注意到我的回答中混入了非目标语言的内容。以下是正确的翻译：

W trakcie długotrwałej eksploatacji izolatory mogą ulec degradacji z powodu zanieczyszczeń środowiskowych, wilgoci, starzenia się lub obciążeń mechanicznych. Bez regularnych kontroli, konserwacji lub wymiany w odpowiednim czasie, poziom izolacji całej linii może znacznie się obniżyć. To pogarszanie się warunków zwiększa prawdopodobieństwo przebicia izolacji pod wpływem nadprądowych napięć — zwłaszcza podczas burz — co zwiększa ryzyko awarii spowodowanych piorunami.

Zatem regularne kontrole i konserwacja izolatorów są niezbędne, aby zapewnić stałą integralność izolacji i bezpieczeństwo systemu.

3. Instalacja ochrony przed piorunami

3.1 Ochrona transformatorów

Gdy nadprądowe napięcie spowodowane piorunem osiąga kilkukrotne napięcie znamionowe, łatwo może przebić izolację wokół neutralnego punktu transformatora. W większości obecnych instalacji w Chinach, ograniczniki napięcia są zazwyczaj montowane tylko po stronie wysokiego napięcia transformatorów, podczas gdy ochrona po stronie niskiego napięcia pozostaje niewystarczająca.

Ograniczniki napięcia mogą być montowane zarówno przed głównym bezpiecznikiem, jak i po stronie odchodzącej linii dystrybucji. Podczas montażu, niskonapięciowy końcówka ogranicznika musi być poprawnie zazemiona.

Warto zwrócić uwagę, że przewód neutralny (N) po strażniku prądu nie powinien być wielokrotnie zazemiany. W przeciwnym razie, urządzenie ochronne może nie działać prawidłowo, narażając cały system ochrony. Dlatego przewód ziemny ogranicznika niskiego napięcia powinien być podłączony do pierwotnego punktu neutralnego transformatora, przed jakimkolwiek dodatkowym zazemieniem.

3.2 Przełączniki i odłączniki montowane na słupach

Montowanie przełączników obwodowych i odłączników na słupach może znacznie poprawić niezawodność i bezpieczeństwo linii dystrybucji 10 kV. Jednak w praktyce wiele linii brakuje odpowiedniej ochrony przed piorunami tych kluczowych urządzeń. Bez ograniczników napięcia zainstalowanych po obu stronach takich przełączników, są one narażone na uszkodzenia spowodowane nadprądowymi napięciami, co może prowadzić do awarii sprzętu i długotrwałych przerw w dostawie energii.

3.3 Ochrona przed przepięciami dla szafek rozdzielczych i innych jednostek

System dystrybucji 10 kV składa się z wielu kluczowych jednostek, w tym szafek rozdzielczych, banków kondensatorów i paneli dystrybucyjnych. Ograniczniki napięcia mogą być montowane na każdej jednostce (kompleksowa ochrona) lub selektywnie tylko na kluczowych jednostkach.

Pierwsze podejście wiąże się z wyższymi początkowymi kosztami, ale zapewnia znacznie wyższą niezawodność i odporność systemu. Selektowne montowanie obniża koszty, ale może pozostawić niektóre sekcje narażone. Wybór powinien opierać się na ocenie ryzyka, krytyczności obciążenia i lokalnej aktywności piorunowej.