Převodový vodič nebo zemní vodič

Definice vedení země (zemního vedení)

Vedení země, také známé jako zemní vedení, je klíčovou součástí systémů ochrany před blesky. Skládá se z jednoho nebo více vodičů, které jsou instalovány nad přenosovým vedením a táhnou se od jedné nosné konstrukce k druhé. Tyto vedení jsou pečlivě zazemleny v pravidelných intervalech podél jejich délky.

Hlavní funkce zemního vedení spočívá v zachycení přímých bleskových zásahů, které by jinak cílely na fázové vodiče přenosového vedení. Odváděním bleskového proudu bezpečně do země chrání kritické elektrické vodiče před možnou poškozením, což zajišťuje nepřerušovanou operaci systému přenosu elektřiny. Je důležité poznamenat, že i když je zemní vedení velmi efektivní proti bleskům, nemá žádný vliv na snížení přepínacích nárazů, které jsou způsobeny různými elektrickými jevy uvnitř elektrárny.

Když dojde k bleskovému zásahu uprostřed zemního vedení, generují se elektrické vlny, které se šíří v opačných směrech podél vedení. Tyto vlny nakonec dosáhnou sousedních vysílačových věží, které jsou navrženy tak, aby bezpečně kanalizovaly elektrickou energii do země. Efektivita zemního vedení však závisí na klíčovém faktoru: odpor mezi patou věže a zemí musí být dostatečně nízký. Vysoká hodnota odporu může bránit efektivnímu rozptylování bleskového proudu, což snižuje schopnost zemního vedení chránit přenosové vedení a může vést k elektrickým nárazům a poškození zařízení.

Pokud není odpor mezi patou věže a zemí nízký a zemní vedení nebo věž je zasaženo bleskem, blesk vyvolá extrémně vysoké napětí. Toto vysoké napětí může způsobit přeskok z věže na jeden nebo více fázových vodičů. Tento jev se nazývá back flashover.

Back flashover nastává specificky, když součin proudu věže a impedancí věže překročí izolační úrovně přenosového vedení. K snížení tohoto rizika je jednou z efektivních metod snížení odporu paty věže. V oblastech s vysokou rezistivitou půdy se často používají vrtané tyče a protivoje.

Protivoj je vodič zahrabaný v zemi, obvykle vyrobený z galvanizované oceli. Pro vysílací terminál slouží protivoj jako specializovaný zemní terminál. Jeho role spočívá v snížení vlnové impedance zemního spojení a zlepšení koplací mezi zemním vedením a vodičem, což zlepšuje celkovou výkonnost ochrany před blesky systému.

V přenosových vedeních se používají dvě hlavní typy protivojů: rovnoběžný protivoj a radiální protivoj.

Rovnoběžný protivoj

Rovnoběžný protivoj se skládá z jednoho nebo více vodičů, které jsou uloženy pod zemí po celé délce přenosového vedení. Tyto protivojové vedení jsou spojeny s vedením země na každé věži a stožáru. Tato konfigurace pomáhá rovnoměrně distribuovat elektrický proud během bleskového zásahu, snižuje potenciál pro vytvoření vysokého napětí a minimalizuje pravděpodobnost back flashover.

Radiální protivoj

Radiální protivoj je charakterizován sérií vodičů, které se rozšiřují v radiálním vzoru od základny nohou věže. Specifické množství a délka těchto vodičů jsou pečlivě určeny na základě dvou klíčových faktorů: geografické polohy věže a převládajících půdních podmínek. Tyto proměnné hrají významnou roli v optimalizaci efektivity protivoje při snižování odporu paty věže a zlepšování celkové ochrany před blesky přenosového vedení.

Chránění nebo ochranný úhel

Chránění nebo ochranný úhel je definován jako úhlový měření mezi vertikálním zarovnáním zemního vedení a fázového vodiče, který vyžaduje ochranu. Tradičně se tento úhel měří jako úhel, který tvoří vertikální čára procházející zemním vedením a čára spojující zemní vedení s nejvzdálenějším fázovým vodičem. Tento úhel slouží jako klíčový parametr v návrhu a hodnocení systémů ochrany před blesky vysokého vedení, protože přímo ovlivňuje schopnost zemního vedení zachytit bleskové zásahy a chránit fázové vodiče před možným poškozením.

Optimalizace chránění a konfigurací zemních vedení

Pro optimální chránění před bleskovými zásahy v vysokém vedení je klíčové minimalizovat ochranný úhel. Úhly mezi 20° a 30° jsou považovány za velmi efektivní a bezpečné pro poskytnutí dostatečné ochrany fázových vodičů. Inženýři obecně vyhýbají nastavení ochranného úhlu nad 40°, protože toto značně snižuje efektivitu chránění a zvyšuje riziko, že blesk přímo zasáhne vodiče.

V moderních vysokonapěťových elektrárnách, které často obsahují vodiče s širšími mezery, se stalo normou použití dvouvodičového zemního vedení. Tato konfigurace nabízí lepší ochranu oproti tradičním jednovodičovým systémům. Použití dvou zemních vedení nejen zlepšuje celkové pokrytí a schopnosti zachytávání blesků, ale také přináší několik elektrických výhod. Například vlnová impedance dvouvodičového zemního systému je nižší, což umožňuje efektivnější rozptýlení bleskově indukovaných elektrických nárazů. Kromě toho přítomnost dvou vodičů zvyšuje koplací efekt mezi zemními vedeními a fázovými vodiči. Tento zlepšený koplací efekt pomáhá lépe vyrovnávat elektrické náboje, což dále snižuje pravděpodobnost přetěžování a zlepšuje celkovou spolehlivost a odolnost vysokonapěťové přenosové infrastruktury.