Какие факторы влияют на воздействие молнии на линии электропередачи 10 кВ?

1. Наведенное перенапряжение от молнии

Наведенное перенапряжение от молнии относится к переходному перенапряжению, возникающему на воздушных линиях электропередачи из-за близких разрядов молнии, даже если линия не была непосредственно поражена. Когда вблизи происходит разряд молнии, он индуцирует большое количество заряда на проводниках — с противоположным по знаку зарядом, чем в грозовом облаке.

Статистические данные показывают, что отказы, связанные с молнией, вызванные наведенным перенапряжением, составляют около 90% всех отказов на распределительных линиях, делая их основной причиной отключений в системах распределения 10 кВ. Исследования показывают, что если линия 10 кВ находится на высоте 10 метров над землей, а молния ударяет в 50 метрах, может быть индуцирован ток молнии до 100 кА. Без надлежащей защиты от молний результирующее перенапряжение может достигать пиковых значений до 500 кВ. Если уровень изоляции линии недостаточен, это перенапряжение легко может привести к пробою или даже разрушению изоляции, вызывая пробои или повреждение проводников.

2. Уровень изоляции

Отказ изоляции, особенно из-за пробоя или взрыва изолятора, является еще одной основной причиной отказов на распределительных линиях. Производительность изоляторов напрямую определяет общую прочность изоляции линии 10 кВ и, следовательно, значительно влияет на надежность системы.

В процессе длительной эксплуатации изоляторы могут деградировать из-за загрязнения окружающей среды, влаги, старения или механического напряжения. Без регулярного осмотра, обслуживания или своевременной замены уровень изоляции всей линии может значительно ухудшиться. Это ухудшение увеличивает вероятность пробоя при перенапряжении, особенно во время гроз, что еще больше повышает риск отключений, вызванных молнией.

Следовательно, регулярный осмотр и обслуживание изоляторов являются необходимыми для обеспечения постоянной целостности изоляции и безопасности системы.

3. Установка защиты от молний

3.1 Защита трансформаторов

Когда перенапряжение от молнии достигает нескольких раз номинального напряжения, оно легко может пробить изоляцию вокруг нейтральной точки трансформатора. В большинстве текущих установок в Китае ограничители перенапряжения обычно устанавливаются только на стороне высокого напряжения трансформаторов, в то время как защита на стороне низкого напряжения остается недостаточной.

Ограничители перенапряжения можно устанавливать либо перед главным предохранителем, либо на стороне выходящего фидера распределительной линии. При установке низковольтный вывод ограничителя должен быть правильно заземлен.

Важно отметить, что нейтральный проводник (N-провод) после устройства защиты тока не должен повторно заземляться. В противном случае устройство защиты может не сработать правильно, что компрометирует всю схему защиты. Следовательно, заземляющий провод низковольтного ограничителя должен быть подключен к первичному выводу нейтрального проводника трансформатора, перед любыми точками повторного заземления.

3.2 Опорные выключатели и разъединители

Установка опорных выключателей и разъединителей может значительно повысить надежность и безопасность линий распределения 10 кВ. Однако на практике многие линии не имеют надлежащей защиты от молний для этих важных устройств. Без ограничителей перенапряжения, установленных с обеих сторон таких выключателей, они уязвимы для повреждений от перенапряжений, вызванных молнией, что может привести к отказу оборудования и длительным отключениям.

3.3 Защита от перенапряжений для коммутационной аппаратуры и других узлов

Система распределения 10 кВ состоит из множества важных узлов, включая коммутационную аппаратуру, конденсаторные банки и распределительные щиты. Ограничители перенапряжений можно устанавливать на каждом узле (комплексная защита) или выборочно только на ключевых узлах.

Первый подход требует больших начальных затрат, но обеспечивает значительно более высокую надежность и устойчивость системы. Выборочная установка снижает затраты, но может оставить некоторые участки без защиты. Выбор должен основываться на оценке рисков, критичности нагрузки и местной активности молний.