Несущий заземляющий провод или провод заземления

Определение воздушного заземляющего провода (земляного провода)

Воздушный заземляющий провод, также известный как земляной провод, является важным компонентом систем защиты от молний. Он состоит из одного или нескольких проводников, установленных над линией электропередачи, протянутых от одной опоры к другой. Эти провода тщательно заземлены на регулярных интервалах вдоль их длины.

Основная функция заземляющего провода заключается в перехвате прямых ударов молнии, которые иначе бы поразили фазные проводники линии передачи. Отводя ток молнии безопасно в землю, он защищает критически важные электрические проводники от возможного повреждения, обеспечивая непрерывную работу системы передачи электроэнергии. Важно отметить, что, будучи высокоэффективным против молний, земляной провод не влияет на снижение переходных процессов, вызванных различными электрическими явлениями в энергосистеме.

При ударе молнии посередине заземляющего провода генерируются электрические волны, распространяющиеся в противоположных направлениях вдоль линии. Эти волны в конечном итоге достигают соседних опор линии передачи, которые спроектированы таким образом, чтобы безопасно направлять электрическую энергию в землю. Однако эффективность заземляющего провода зависит от ключевого фактора: сопротивление между основанием опоры и землей должно быть достаточно низким. Высокое значение сопротивления может препятствовать эффективному рассеиванию тока молнии, снижая способность заземляющего провода защищать линию передачи и потенциально приводя к электрическим выбросам и повреждению оборудования.

Если сопротивление между основанием опоры и землей недостаточно низкое, и заземляющий провод или опора подвергаются удару молнии, молния вызывает чрезвычайно высокий потенциал. Этот высокий потенциал может вызвать пробой с опоры на один или несколько фазных проводников. Такое явление называется обратным пробоем.

Обратный пробой происходит, когда произведение тока через опору и импеданса опоры превышает уровни изоляции линии передачи. Для снижения этого риска одним из эффективных подходов является уменьшение сопротивления основания опоры. В областях с высокой удельной сопротивляемостью почвы часто используются забиваемые стержни и контроверсы.

Контроверс представляет собой проводник, погребенный в земле, обычно изготовленный из оцинкованной стали. Для воздушного терминала контроверс выполняет функцию специализированного заземляющего терминала. Его роль заключается в уменьшении импульсного сопротивления заземления и улучшении связи между заземляющим проводом и проводником, что в целом улучшает общую эффективность защиты от молний системы.

В линиях передачи используются два основных типа контроверсов: параллельный и радиальный.

Параллельный контроверс

Параллельный контроверс состоит из одного или нескольких проводников, проложенных под землей вдоль всей длины линии передачи. Эти контроверсные линии соединены с воздушным заземляющим проводом на каждой опоре и столбе. Такая конфигурация помогает равномерно распределять электрический ток при ударе молнии, снижая вероятность возникновения высокого напряжения и минимизируя риск обратного пробоя.

Радиальный контроверс

Радиальный контроверс характеризуется рядом проводников, расходящихся в радиальном направлении от основания ног опоры. Количество и длина этих проводников тщательно определяются на основе двух ключевых факторов: географического расположения опоры и преобладающих условий почвы. Эти переменные играют значительную роль в оптимизации эффективности контроверса для снижения сопротивления основания опоры и улучшения общей защиты от молний линии передачи.

Угол экранирования или защитный угол

Угол экранирования или защитный угол определяется как угловое измерение между вертикальным расположением заземляющего провода и фазным проводником, который требуется защищать. Традиционно этот угол измеряется как угол, образованный между вертикальной линией, проходящей через заземляющий провод, и линией, соединяющей заземляющий провод с внешним фазным проводником. Этот угол является ключевым параметром в проектировании и оценке систем защиты от молний воздушных линий передач, так как он直接影响了地线拦截雷击和保护相导线免受潜在损坏的能力。 请注意，最后一句似乎没有完全翻译。以下是完整的翻译：

Этот угол является ключевым параметром в проектировании и оценке систем защиты от молний воздушных линий передач, поскольку он непосредственно влияет на способность заземляющего провода перехватывать удары молнии и защищать фазные проводники от возможного повреждения.

Оптимизация конфигураций экранирования и заземляющих проводов

Для оптимальной защиты от ударов молнии в воздушных линиях передач важно минимизировать защитный угол. Углы в диапазоне от 20° до 30° считаются высокоэффективными и безопасными для обеспечения достаточной защиты фазных проводников. Инженеры обычно избегают установки защитного угла выше 40°, так как это значительно снижает эффективность экранирования и увеличивает риск прямого удара молнии по проводникам.

В современных высоковольтных энергосистемах, где часто используются проводники с большим расстоянием между ними, двойная система заземляющих проводов стала нормой. Такая конфигурация обеспечивает лучшую защиту по сравнению с традиционными однопроводными системами. Использование двух заземляющих проводов не только усиливает общее покрытие и возможности перехвата молний, но и приносит несколько электрических преимуществ. Например, импульсное сопротивление системы с двумя заземляющими проводами ниже, что позволяет более эффективно рассеивать электрические выбросы, вызванные молнией. Кроме того, наличие двух проводов увеличивает эффект связи между заземляющими проводами и фазными проводниками. Это усиленное взаимодействие помогает лучше сбалансировать электрические заряды, дополнительно снижая вероятность перенапряжений и улучшая общую надежность и устойчивость высоковольтной инфраструктуры передачи.