Földvonal vagy földelőadó

Földvezeték (vagy talajvezeték) definíciója

A földvezeték, más néven talajvezeték, a villámlásvédelem rendszerének kulcsfontosságú eleme. Egy vagy több vezetékből áll, amelyeket a távfűtő vezeték felett helyeznek el, és egy támogató szerkezttől a másikig nyúlnak. Ezek a vezetékek rendszeresen, hosszuk mentén gondosan lekapcsolódnak.

A földvezeték fő funkciója, hogy azokat a közvetlen villámlástalajokat interceptálja, amelyek egyébként a távfűtő vezeték fázisvezetékeit érne. A villámlási áramot biztonságosan a talajba irányítva megvédi a kritikus elektrikus vezetékeket a potenciális károkktól, így biztosítva a távfűtési rendszer zavarmentes működését. Fontos megjegyezni, hogy bár a villámlás ellen nagyon hatékony, a talajvezeték nem járul hozzá a kapcsolóimpulzusok enyhítéséhez, amelyeket a villamos rendszer belső jelenségei okoznak.

Amikor a villámlás a földvezeték közepén található, elektrikus hullámok keletkeznek, és ellentétes irányban terjednek a vezetéken. Ezek a hullámok végül elérnek a szomszédos távfűtőtoronyokat, amelyeket úgy terveztek, hogy biztonságosan csatornázzák az elektromos energiát a talajba. Azonban a földvezeték hatékonysága egy kulcsfontosságú tényezőtől függ: a torony lábja és a talaj közötti ellenállás elég alacsonynak kell lennie. Magas ellenállás értéke akadályozhatja a villámlási áram hatékony elszóródását, csökkentve a földvezeték képességét a távfűtő vezeték védelmére, ami potenciálisan elektromos impulzusokhoz és berendezéskárokhoz vezethet.

Ha a torony lábja és a talaj közötti ellenállás nem alacsony, és a földvezeték vagy a torony villámlást szenved, a villámlás extrém magas potenciált indukál. Ez a magas potenciál időről-időre torony és egy vagy több fázisvezeték közötti villámlást okozhat. Ez a jelenség visszavillámlásként ismert.

A visszavillámlás akkor következik be, ha a torony által átvezetett áram és a torony impedanciának szorzata meghaladja a távfűtő vezeték izolációs szintjeit. A kockázat csökkentésére egy hatékony megközelítés, hogy csökkentsük a torony lábának ellenállását. A magas talajellenállású területeken gyakran használnak behúzott rúdokat és ellensúlyozó rendszereket.

Az ellensúlyozó rendszer egy a talajban elhelyezett vezető, általában cinkelt acélból készült. Egy felelősségi talajkapcsolónál az ellensúlyozó speciális talajkapcsolóval működik. Szerepe, hogy csökkentse a talajkapcsoló impulzus-ellenállását, és növelje a földvezeték és a vezető közötti kölcsönhatást, ezzel javítva a rendszer teljes villámlás-védelmi teljesítményét.

A távfűtővezetékeknél két fő típusú ellensúlyozó rendszert használnak: a párhuzamos ellensúlyozót és a sugárirányú ellensúlyozót.

Párhuzamos ellensúlyozó

A párhuzamos ellensúlyozó egy vagy több vezetékből áll, amelyeket a távfűtő vezeték teljes hosszán alagutban helyeznek el. Ezek az ellensúlyozó vezetékek minden toronyon és oszlopon csatlakoztatva vannak a felelősségi talajkapcsolóhoz. Ez a konfiguráció segít egyenletesen elosztani az elektromos áramot a villámlás során, csökkentve a magas feszültség felhalmozódásának lehetőségét, és minimalizálva a visszavillámlás kockázatát.

Sugárirányú ellensúlyozó

A sugárirányú ellensúlyozó olyan vezetékből áll, amelyek sugarirányban nyúlnak ki a torony lábainak alapjától. Ezek a vezetékek mennyisége és hossza két kritikus tényező alapján kerül meghatározásra: a torony földrajzi helye és a jelenlegi talajfeltételek. Ezek a változók jelentős szerepet játszanak az ellensúlyozó hatékonyságának optimalizálásában a torony lábának ellenállásának csökkentésében, valamint a távfűtő vezeték teljes villámlás-védelmének javításában.

Védőszög vagy védelmi szög

A védőszög vagy védelmi szög a földvezeték függőleges igazodásának és a védendő fázisvezetéknek a szögét jelenti. Hagyományosan ezt a szöget a földvezetéken átmenő függőleges vonal és a földvezetéktől a legkülső fázisvezetékig húzott vonal által bezárt szögként mérik. Ez a szög kulcsfontosságú paraméter a felelősségi talajkapcsoló távfűtő vezetékek villámlás-védelmi rendszereinek tervezésében és értékelésében, hiszen közvetlenül befolyásolja a földvezeték képességét a villámlástalajok interceptálására és a fázisvezetékek potenciális károsodásától való megvédésére.

A védés és a földvezeték konfigurációinak optimalizálása

A felelősségi talajkapcsoló optimális védése érdekében fontos, hogy a védelmi szöget minimalizáljuk. 20° és 30° közötti szögek hatékonyak és biztonságosak a fázisvezetékek megfelelő védelméhez. Mérnökök általában elkerülik, hogy a védelmi szöget 40° felett állítsák be, mivel ez jelentősen csökkenti a védő hatékonyságot, és növeli a villámlás közvetlen talajtámadásának kockázatát a vezetékekre.

A modern magfeszültségű villamos rendszerekben, ahol szélesebb térközű vezetékeket használnak, a két vezetékes földvezeték konfigurációja a normává vált. Ez a konfiguráció jobb védelmet nyújt, mint a hagyományos egy vezetékes rendszerek. Két földvezeték használata nem csak a teljes fedését és a villámlás elleni interceptáló képességet növeli, de több elektromos előnyt is jelent. Például a két vezetékes földrendszerek impulzus-ellenállása alacsonyabb, ami hatékonyabban segíti a villámlás által indukált elektromos impulzusok elszóródását. Emellett a két vezeték jelenléte növeli a földvezeték és a fázisvezetékek közötti kölcsönhatást. Ez a növekedett kölcsönhatás jobban egyensúlyozza az elektromos töltéseket, tovább csökkentve a túlfeszültségek kockázatát, és javítva a magfeszültségű távfűtő infrastruktúra teljes megbízhatóságát és rugalmasságát.