Cosa è un arco di terra? Quali sono le cause, le conseguenze e la soluzione?

Definizione di messa a terra ad arco

La messa a terra ad arco è un tipo di fenomeno di guasto di messa a terra nel sistema elettrico. Si riferisce principalmente all'esistenza di una corrente di messa a terra sotto forma di arco quando si verifica un guasto di messa a terra monofase in un sistema dove il punto neutro non è messo a terra o il sistema è messo a terra attraverso un reattore di soppressione dell'arco.

Causa della messa a terra ad arco

Danno all'isolamento

• Invecchiamento degli apparecchi: Durante l'operazione a lungo termine dei dispositivi elettrici, a causa dell'effetto delle sollecitazioni elettriche, termiche, meccaniche e altre, il materiale isolante si deteriorerà gradualmente riducendo le sue prestazioni di isolamento. Ad esempio, lo strato isolante del cavo potrebbe creparsi o danneggiarsi, causando un guasto di messa a terra. Quando la corrente di messa a terra è elevata, può formarsi una messa a terra ad arco.

• Impulso di sovratensione: Nell'impianto elettrico possono verificarsi varie sovratensioni, come sovratensioni da fulmine e sovratensioni operative. Queste sovratensioni possono danneggiare l'isolamento del dispositivo e causare guasti di messa a terra. Ad esempio, durante un temporale, una linea aerea potrebbe essere colpita dal fulmine, causando un flashover dell'isolatore, creando un guasto di messa a terra monofase.

Danni esterni

• Danni da costruzione: Durante attività come la costruzione stradale e edilizia, i cavi sotterranei o le linee aeree potrebbero essere accidentalmente danneggiati, causando guasti di messa a terra. Ad esempio, durante lo scavo, un escavatore potrebbe accidentalmente danneggiare i cavi sotterranei, causando il danno all'isolamento del cavo e la messa a terra ad arco.

• Contatto con alberi: In alcune aree dove passano le linee aeree, se gli alberi crescono troppo alti, possono toccare la linea, causando guasti di messa a terra. In particolare, in condizioni meteorologiche severe come venti forti, il movimento degli alberi è più probabile a causare guasti di messa a terra. Ad esempio, in venti forti, i rami degli alberi potrebbero spezzarsi e cadere sulle linee aeree, creando un guasto di messa a terra.

Le conseguenze della messa a terra ad arco

Rischio per la sicurezza degli apparecchi

• Danno all'isolamento del dispositivo: La messa a terra ad arco genera un arco di alta temperatura e alta energia, che può danneggiare gravemente l'isolamento del dispositivo. Ad esempio, l'arco potrebbe danneggiare lo strato isolante del cavo, l'isolamento degli avvolgimenti del trasformatore, ecc., ridurre le prestazioni di isolamento dell'apparecchio e persino causare l'incendio del dispositivo.

• Scatenamento di sovratensioni: La messa a terra ad arco può scatenare sovratensioni intermittenti ad arco, che sono generalmente di ampiezza elevata e possono causare ulteriori danni all'isolamento del dispositivo. Ad esempio, in un sistema con punto neutro non messo a terra, la messa a terra ad arco monofase può aumentare la tensione della fase non difettosa fino a tre volte la tensione di linea, rappresentando una seria minaccia per l'isolamento del dispositivo.

L'affidabilità dell'energia elettrica è compromessa

• Spegnimento del circuito: Un grave guasto di messa a terra ad arco può causare l'azionamento del dispositivo di protezione, facendo saltare l'interruttore, interrompendo così l'energia elettrica. Ciò causerà inconvenienti agli utenti e influenzerà il normale andamento della produzione e della vita. Ad esempio, nel processo produttivo di una fabbrica, se un improvviso guasto di messa a terra ad arco provoca un'interruzione dell'energia, potrebbe interrompere la produzione e causare perdite economiche.

• Espansione dell'area di guasto: Se il guasto di messa a terra ad arco non viene eliminato in tempo, potrebbe svilupparsi in un cortocircuito interfasce, espandendo l'area di guasto e aumentando la difficoltà e il tempo di riparazione. Ad esempio, un arco elettrico potrebbe erodere i dispositivi e i conduttori circostanti, scatenando un cortocircuito interfasce e ampliando l'area di guasto.

Soluzione per la messa a terra ad arco

Manutenzione e gestione degli apparecchi

• Ispettioni regolari: Ispettioni e manutenzioni regolari degli apparecchi elettrici, scoprendo e trattando tempestivamente i difetti di isolamento. Ad esempio, test regolari di resistenza di isolamento dei cavi, rilevamento di scariche parziali, analisi cromatografica dell'olio del trasformatore, test di resistenza DC degli avvolgimenti, ecc., per individuare tempestivamente i possibili guasti dell'apparecchio.

• Intensificare le ispezioni: Intensificare le ispezioni delle linee elettriche e degli apparecchi, scoprendo e trattando tempestivamente i pericoli esterni. Ad esempio, aumentare il numero di ispezioni delle linee aeree, pulire tempestivamente gli alberi e i detriti vicini alla linea, prevenire il contatto tra gli alberi e la linea; segnalare e proteggere i cavi sotterranei nelle aree di costruzione per prevenire i danni da costruzione.

Utilizzo di dispositivi di soppressione dell'arco

• Reattore di soppressione dell'arco: Nei sistemi dove il punto neutro non è messo a terra o è messo a terra attraverso un reattore di soppressione dell'arco, i parametri del reattore di soppressione dell'arco possono essere regolati in modo ragionevole, in modo che possa compensare efficacemente la corrente capacitiva di messa a terra e ridurre la formazione dell'arco. Quando si verifica un guasto di messa a terra monofase, la corrente induttiva generata dal reattore di soppressione dell'arco può compensare la corrente capacitiva di messa a terra, riducendo la corrente di messa a terra a un livello inferiore, riducendo così il danno della messa a terra ad arco.

• Dispositivo di selezione della linea di guasto di messa a terra: L'installazione di un dispositivo di selezione della linea di guasto di messa a terra può rilevare rapidamente e con precisione la linea di guasto e rimuovere tempestivamente la linea di guasto per prevenire l'espansione del guasto. Ad esempio, il dispositivo di selezione della linea di guasto di messa a terra basato sul principio della corrente zero sequenziale e della direzione del potere zero sequenziale può determinare rapidamente la linea di guasto quando si verifica un guasto di messa a terra ad arco, fornendo una base per il trattamento del guasto.

Migliorare il livello di isolamento degli apparecchi

• Selezione di materiali isolanti di alta qualità: Nel processo di fabbricazione e installazione degli apparecchi elettrici, vengono selezionati materiali isolanti di alta qualità per migliorare le prestazioni di isolamento dell'apparecchio. Ad esempio, l'uso di materiali isolanti resistenti a temperature elevate e all'invecchiamento può prolungare la durata di servizio dell'apparecchio e ridurre il rischio di danni all'isolamento.

• Rafforzare il trattamento di isolamento: Rafforzare l'isolamento degli apparecchi per migliorarne la resistenza all'isolamento. Ad esempio, il trattamento impermeabile e antiumidità delle giunzioni dei cavi e l'isolamento degli avvolgimenti del trasformatore possono migliorare le prestazioni di isolamento dell'apparecchio e ridurre l'insorgenza di guasti di messa a terra.