Overledningsjordtråd eller jordtråd

Definition af Overhead Earth Wire (Jordledning)

En overhead earth wire, også kendt som en jordledning, er en vigtig del af lynbeskyttelsessystemer. Den består af én eller flere ledere, der er installeret over transmissionslinjen, strækker sig fra en støttekonstruktion til en anden. Disse ledere er omhyggeligt jordet i regelmæssige mellemrum langs deres længde.

Den primære funktion for jordledningen er at afskærme direkte lynslag, der ellers ville ramme faselederne i transmissionslinjen. Ved at lede lynstrømmen sikkert ned i jorden beskytter den de kritiske elektriske ledere mod potentielle skader, hvilket sikrer uafbrudt drift af strømtransmissions-systemet. Det er vigtigt at bemærke, at selvom jordledningen er højst effektiv imod lyn, har den ingen indflydelse på at reducere skiftsvingninger, som skyldes forskellige elektriske fænomener i strømsystemet.

Når et lynslag finder sted midt i en jordledning, dannes elektriske bølger, der bevæger sig i modsat retning langs linjen. Disse bølger når til sidst de nærliggende transmissionsmaste, som er designet til at sikkert kanalere den elektriske energi ned i jorden. Dog afhænger effektiviteten af jordledningen af en nøglefaktor: Modstanden mellem maste fod og jorden skal være tilstrækkeligt lav. En høj modstandsværdi kan hindre effektiv dissipering af lynstrømmen, hvilket reducerer jordledningens evne til at beskytte transmissionslinjen og potentielt kan føre til elektriske svingninger og udstyrsskader.

Hvis modstanden mellem maste fod og jorden ikke er lav, og jordledningen eller masten bliver ramt af lyn, vil lynet inducere en ekstremt høj potentiel. Dette høje potentiel kan forårsage en blinkovergang fra masten til en eller flere faseledere. Dette fænomen kaldes back flashover.

Back flashover forekommer specifikt, når produktet af mastens strøm og mastens impedans overstiger isolationsniveauerne for transmissionslinjen. For at reducere dette risiko er det effektivt at reducere mastens fodmodstand. I områder med høj jordmodstand anvendes ofte drivenede og counterpoises.

En counterpoise er en leder, der er begravet i jorden, typisk lavet af galvaniseret stål. For en overhed terminal fungerer counterpoisen som en specialiseret jordterminal. Dens rolle er at reducere surge-impedancen af jordforbindelsen og forbedre koblingen mellem jordledningen og lederen, hvilket forbedrer systemets samlede lynbeskyttelsesevne.

I transmissionslinjer anvendes to hovedtyper af counterpoises: parallel counterpoise og radial counterpoise.

Parallel Counterpoise

Parallel counterpoise består af én eller flere ledere, der er lagt under jorden langs hele transmissionslinjens længde. Disse counterpoise-linjer er forbundet til den overhed jordledning ved hver maste og pæl. Denne konfiguration hjælper med at jevnt fordele den elektriske strøm under et lynslag, hvilket reducerer potentialet for opbygning af højspænding og mindsker sandsynligheden for back flashover.

Radial Counterpoise

Radial counterpoise er karakteriseret ved en række ledere, der strækker sig udad i en radiel mønster fra mastebeins grund. Den specifikke mængde og længde af disse ledere er omhyggeligt bestemt baseret på to kritiske faktorer: geografisk placering af masten og de herskende jordforhold. Disse variable spiller en betydelig rolle i at optimere counterpoisens effektivitet i at reducere mastens fodmodstand og forbedre den samlede lynbeskyttelse af transmissionslinjen.

Skjoldning eller Beskyttelsesvinkel

Skjoldning eller beskyttelsesvinkel defineres som den vinkel, der måles mellem den lodrette justering af jordledningen og faselederen, der skal beskyttes. Konventionelt måles denne vinkel som vinklen, der dannes mellem den lodrette linje, der passerer gennem jordledningen, og linjen, der forbinder jordledningen med den yderste faseleder. Denne vinkel er en afgørende parameter i design og vurdering af lynbeskyttelsessystemer for overhed transmissionslinjer, da den direkte påvirker jordledningens evne til at afskærme lynslag og beskytte faselederne mod potentielle skader.

Optimering af Skjoldning og Jordledningskonfigurationer

For optimal skjoldning mod lynslag i overhed transmissionslinjer er det afgørende at minimere beskyttelsesvinklen. Vinkler, der ligger mellem 20° og 30°, anses for at være højst effektive og sikre for at give tilstrækkelig beskyttelse af faselederne. Ingeniører undgår generelt at sætte beskyttelsesvinklen over 40°, da dette betydeligt reducerer skjoldningseffektiviteten og øger risikoen for, at lyn direkte rammer ledere.

I moderne højspændingsstrømsystemer, der ofte har ledere med bredere afstand, er en to-leder jordledningsopsætning blevet normen. Denne konfiguration tilbyder bedre beskyttelse sammenlignet med traditionelle en-leder systemer. Brugen af to jordledninger forbedrer ikke kun den samlede dækning og afskærmningsevne mod lyn, men bringer også flere elektriske fordele. For eksempel er surge-impedancen for et to-leder jordsystem lavere, hvilket tillader mere effektiv dissipering af lyninduceret elektriske svingninger. Desuden øger tilstedeværelsen af to ledere koblings effekt mellem jordledningerne og faselederne. Denne forbedrede kobling hjælper med at bedre balancere elektriske ladninger, hvilket yderligere reducerer risikoen for overspændinger og forbedrer den samlede pålidelighed og robusthed af højspændings-transmissionsinfrastrukturen.