חוט קרקעי או חוט אדמה

הגדרת כבל קרקעי מעל ראש (כבל קרקע)

כבל קרקעי מעל ראש, הידוע גם בשם כבל קרקע, הוא מרכיב קריטי במערכות הגנה מפני ברק. הוא מורכב מאחד או יותר מוליכים המותקנים מעל קו ההעברה, מתארכים ממבנה תומך אחד לשני. הכבלים הללו מושרים בקפידה במרווחים קבועים לאורך ארכם.

המטרה העיקרית של כבל הקרקע היא להחטיא פגיעות ישירות של ברק שיעזרו אחרת במוליכים הפאזה של קו ההעברה. על ידי הסתעפות הבזק באופן בטוח אל הקרקע, הוא מגן על המוליכים החשמליים הקריטיים מנזק אפשרי, ובכך מבטיח את המשך פעולת מערכת ההעברה החשמלית. חשוב לציין כי אם כי כבל הקרקע יעיל מאוד כנגד ברק, אין לו השפעה על הפחתת גלי התנתקות, הנגרמים על ידי תופעות חשמליות שונות בתוך מערכת החשמל.

כאשר פגיעת ברק מתרחשת באמצע כבל קרקעי, נוצרות גלים חשמליים ומשתפשפים בכיוונים מנוגדים לאורך הקו. גלים אלו בסופו של דבר מגיעים למגדלי ההעברה הסמוכים, המתוכנים להסיק את האנרגיה החשמלית באופן בטוח אל הקרקע. עם זאת, יעילות כבל הקרקע תלויה בגורם מפתח: ההתנגדות בין בסיס המגדל והקרקע חייבת להיות נמוכה מספיק. ערך התנגדות גבוה יכול למנוע את הפיזור הנכון של זרם הברק, ומפחית את יכולת הגנה של כבל הקרקע על קו ההעברה ויוביל לגלים חשמליים ולנזק לציוד.

אם ההתנגדות בין בסיס המגדל והקרקע אינה נמוכה, וכבל הקרקע או המגדל מופגעים על ידי ברק, הברק ייצר פוטנציאל גבוה מאוד. פוטנציאל גבוה זה יכול לגרום לפלאש-אובר מהמגדל לאחד או יותר מוליכי פאזה. תופעה זו ידועה כפלאש-אובר חזרה.

פלאש-אובר חזרה מתרחש במיוחד כאשר מכפלת זרם המגדל והתנגדות המגדל עולה על רמות ההפרדה של קו ההעברה. כדי להפחית סיכון זה, גישה יעילה אחת היא להפחית את ההתנגדות בבסיס המגדל. באזורים בעלי התנגדות קרקע גבוהה, מטילים וקונטרפוזים נמצאים בשימוש נרחב.

קונטרפוז הוא מוליך טמון באדמה, בדרך כלל עשוי פלדה מצופה צינק. עבור טרמינל מעל ראש, הקונטרפוז פועל כתרמinal קרקע מיוחד. תפקידו הוא להפחית את התנגדות הגלים של החיבור לקרקע ולהגביר את הקישור בין כבל הקרקע למוליך, ובכך לשפר את ביצועי הגנה בפני ברק של המערכת בכלל.

בקווים להעברה, שני סוגים העיקריים של קונטרפוזים נמצאים בשימוש: הקונטרפוז מקביל והקונטרפוז רדילי.

קונטרפוז מקביל

הקונטרפוז המקביל מורכב מאחד או יותר מוליכים המוטמעים באדמה לאורך כל אורכו של קו ההעברה. קווי הקונטרפוז הללו מחוברים לכבל הקרקע מעל ראש בכל מגדל ועמוד. תצורה זו מסייעת להתפזרת אחידה של הזרם החשמלי במהלך פגיעת ברק, מפחיתה את הפוטנציאל לקצבת מתח גבוהה ומפחיתה את הסיכוי לפלאש-אובר חזרה.

קונטרפוז רדילי

הקונטרפוז הרדילי מאפיין סדרה של כבלים המתפשטים בצורה רדילית מהבסיס של רגל המגדל. הכמות והאורך הספציפיים של כבלים אלו נקבעים בעדינות בהתאם לשני גורמים קריטיים: המיקום הגאוגרפי של המגדל והתנאים הסביבתיים של האדמה. משתנים אלו משחקים תפקיד חשוב בהגדרת יעילות הקונטרפוז בהפחתת ההתנגדות בבסיס המגדל ובשיפור הגנה כוללת בפני ברק של קו ההעברה.

זוית הגנה או זוית מגן

זוית ההגנה או זוית המגן מוגדרת כמדידת הזווית בין האלignment האנכי של כבל הקרקע למוליך הפאזה שצריך להגן עליו. באופן קונבנציונלי, הזוית מודדת כאזימוט בין הקו האנכי עובר דרך כבל הקרקע לקו המחבר את כבל הקרקע למוליך הפאזה החיצוני ביותר. הזוית משמשת כפרמטר קריטי בתכנון ובvikat היבטי של מערכות הגנה מפני ברק של קווי העברה מעל ראש, שכן היא משפיעה ישירות על יכולת כבל הקרקע להחטיא פגיעות של ברק ולשמור על מוליכי הפאזה מנזק אפשרי.

אופטימיזציה של הגנות ותצורות כבל קרקע

עבור הגנה אופטימלית נגד פגיעות של ברק בקווים להעברה מעל ראש, חשוב להפחית את זוית ההגנה. זוויות בין 20° ל-30° נחשבות ליעילות ואבטחה לסיפוק הגנה מספקת למוליכי הפאזה. מהנדסים בדרך כלל מנסים להימנע מהגדרת זוית הגנה מעל 40°, שכן הדבר מפחית משמעותית את יעילות ההגנה ומרביח את הסיכון של פגיעת ברק ישירה למוליכים.

במערכות חשמל מתח גבוה מודרניות, המאפיינות לעיתים קרובות מוליכים מרוחקים יותר, הפך תצורת שני כבלים קרקעיים לנורמה. תצורה זו מציעה הגנה טובה יותר מאשר מערכות חד-כבליות מסורתיות. שימוש בשני כבלים קרקעיים לא רק משפר את покрытие и перехват грозовых разрядов, но также приносит несколько электрических преимуществ. Например, сопротивление импульсам в системе с двумя заземляющими проводами ниже, что позволяет более эффективно рассеивать электрические волны, вызванные грозой. Кроме того, наличие двух проводов увеличивает эффект связи между заземляющими проводами и фазными проводниками. Это улучшенное взаимодействие помогает лучше сбалансировать электрические заряды, дополнительно снижая вероятность перенапряжений и повышая общую надежность и устойчивость инфраструктуры высоковольтной передачи.