Co je to obloukový zemění? Jaké jsou příčiny, důsledky a řešení?

Definice obloukového zazemnění

Obloukové zazemnění je druh poruchy zazemnění v elektrickém systému. Hlavně se týká existence zazemňovacího proudu ve formě oblouku při výskytu jednofázové zazemňovací poruchy v systému, kde neutrální bod není zazemněn nebo je systém zazemněn přes ztlumovací cívku.

Příčiny obloukového zazemnění

Poškození izolace

• Stárnutí zařízení: Během dlouhodobého provozu elektrických zařízení dochází kvůli vlivu elektrického, teplotního a mechanického namáhání k postupnému stárnutí izolačního materiálu a snížení jeho izolačních vlastností. Například izolační vrstva kabelu může být trhnutá nebo poškozena, což může vést k zazemňovací poruše. Pokud je zazemňovací proud velký, může dojít k vytvoření obloukového zazemnění.

• Přetlakový šok: V elektrickém systému mohou nastat různé přetlaky, jako jsou například bleskové přetlaky a provozní přetlaky. Tyto přetlaky mohou poškodit izolaci zařízení a způsobit zazemňovací poruchy. Například během bouře může blesk zasáhnout vzduchový vedení, což může způsobit flashover izolátoru a vytvořit jednofázovou zazemňovací poruchu.

Externí poškození

• Poškození při stavbě: Při provádění činností, jako je stavba silnic a budov, mohou být podzemní kabely nebo vzduchové vedení náhodně poškozeny, což může vést k zazemňovacím poruchám. Například při kopání může bagr náhodně poškodit podzemní kabely, což může vést k poškození izolace kabelu a obloukovému zazemnění.

• Kontakt s stromy: V oblastech, kudy procházejí vzduchová vedení, pokud stromy rostou příliš vysoko, mohou dotknout vedení, což může vést k zazemňovací poruše. Zejména za extrémních povětrnostních podmínek, jako jsou silné větry, je více pravděpodobné, že kývání stromů způsobí zazemňovací poruchy. Například za silných větrů mohou větve stromů odpadnout a dopadnout na vzduchové vedení, což může vytvořit zazemňovací poruchu.

Důsledky obloukového zazemnění

Ohrožení bezpečnosti zařízení

• Poškození izolace zařízení: Obloukové zazemnění generuje vysokou teplotu a vysokou energii oblouku, které mohou způsobit vážné poškození izolace zařízení. Například oblouk může způsobit erozi izolační vrstvy kabelu, izolace cívkového balení transformátoru atd., snížit izolační vlastnosti zařízení a dokonce způsobit hoření zařízení.

• Spouštění přetlaků: Obloukové zazemnění může spustit intermitentní obloukové přetlaky, které jsou obvykle vysoké amplitudy a mohou způsobit další poškození izolace zařízení. Například v systému s nezazemněným neutrálním bodem může jednofázové obloukové zazemnění zvýšit napětí na nefaultní fázi až několikrát nad linkové napětí, což představuje vážné ohrožení izolace zařízení.

Zajištění dodávky elektřiny je ovlivněno

• Odpojení při přerušení dodávky: Těžká oblouková zazemňovací porucha může způsobit, že ochranné zařízení působí, což způsobí odpojení vypínače a přerušení dodávky elektřiny. To přinese uživatelům nepříjemnosti a ovlivní normální průběh výroby a života. Například v produkčním procesu továrny, pokud náhlá oblouková zazemňovací porucha způsobí přerušení dodávky, může to způsobit přerušení výroby a ekonomické ztráty.

• Rozšíření rozsahu poruchy: Pokud nelze včas eliminovat obloukovou zazemňovací poruchu, může se vyvinout v mezifázovou krátkou cestu, rozšířit rozsah poruchy a zvýšit obtížnost a dobu opravy. Například elektrický oblouk může erodovat okolní zařízení a vodiče, což může spustit mezifázovou krátkou cestu a rozšířit rozsah poruchy.

Řešení obloukového zazemnění

Údržba a správa zařízení

• Pravidelná kontrola: Pravidelná kontrola a údržba elektrických zařízení, včasná identifikace a řešení defektů izolace zařízení. Například pravidelné měření odporu izolace kabelu, detekce částečných výbojků, analýza olejové chromatografie transformátoru, měření stejnosměrného odporu cívkového balení atd., aby bylo možné včas identifikovat potenciální selhání zařízení.

• Posílení kontroly: Posílení kontroly elektrických vedení a zařízení, včasné identifikace a řešení skrytých hrozeb, jako je externí poškození. Například zvýšení počtu inspekcí vzduchových vedení, včasné čištění stromů a odpadu blízko vedení, prevence kontaktu stromů s vedením; označení a ochrana podzemních kabelů v oblasti stavby, aby se zabránilo poškození při stavbě.

Použití ztlumovacího zařízení

• Ztlumovací cívka: V systému, kde neutrální bod není zazemněn nebo je zazemněn přes ztlumovací cívku, lze parametry ztlumovací cívky rozumně upravit, aby efektivně kompenzovala kapacitní zazemňovací proud a snížila vznik oblouku. Když dojde k jednofázové zazemňovací poruše, indukční proud vygenerovaný ztlumovací cívkou může vyrovnat kapacitní zazemňovací proud, takže zazemňovací proud je snížen na nižší úroveň, což snižuje škodu způsobenou obloukovým zazemněním.

• Zařízení pro výběr zazemňovacího vedení: Instalace zařízení pro výběr zazemňovacího vedení umožňuje rychlé a přesné detekování zazemňovacího vedení a včasné odstranění poruchového vedení, aby se zabránilo rozšíření poruchy. Například zařízení pro výběr zazemňovacího vedení založené na principu nulového sekvenčního proudu a směru nulové sekvenční síly může rychle určit poruchové vedení při výskytu obloukového zazemnění a poskytnout základ pro řešení poruchy.

Zlepšení izolační úrovně zařízení

• Výběr vysokokvalitních izolačních materiálů: Během výroby a instalace elektrických zařízení se využívají vysokokvalitní izolační materiály, aby se zlepšily izolační vlastnosti zařízení. Například použití izolačních materiálů odolných proti vysokým teplotám a stárnutí může prodloužit životnost zařízení a snížit riziko poškození izolace.

• Posílení izolačního zpracování: Posílení izolace zařízení, aby se zlepšila jeho izolační síla. Například vodotěsné a vlhkostní zpracování spojů kabelů a izolační obalování cívkového balení transformátoru může zlepšit izolační vlastnosti zařízení a snížit výskyt zazemňovacích poruch.